还在担心水逆？这个月金木土都要逆了！快进来查看对策

原创：牧夫天文

原作：Christopher Crockett

编译：周禹丰

校译：牧夫天文校对组

编排：黄卓尔

后台：库特莉亚夫卡 李子琦

原文链接：

https://earthsky.org/space/what-is-retrograde-motion

https://en.wikipedia.org/wiki/Apparent_retrograde_motion 

http://qdgxt.kepu.net.cn/txyb/mytx/202004/t20200430_554783.html

最近，小编在日常关注天象资讯时观察到一个非常有趣的现象。五月是一个惊喜连连的月份，宝瓶座η流星雨、金星水星的相遇、木卫四的投影……但这个月的重头戏还是三场行星逆行——土星、金星、木星将分别在5月11、13、15日出现逆行（数据源自中科院紫金山天文台青岛观象台）。正当我想要去外网冲浪，一探究竟时，搜索结果竟然是这样的风格——

震惊！不看后悔一年！本月金星逆行，双子座的朋友们要当心了！不宜容貌大变，同时情感问题可能频出，很有可能收到来自前任的消息轰炸！

——嘻嘻，开个玩笑，不过原作者确实是这么说的。真没有想到歪果仁也对这方面颇有研究，找个学术资料蹦出来的清一色全是占星玄学，着实为我的科学探索带来了不小的困难。其实“逆行”这个概念听上去应该并不陌生，“水逆”这个名词想必是如雷贯耳，都快成为诸事不顺的背锅侠，人生惨淡的代名词了。秉持着追求真理的态度，我找到了对逆行运动背后原理的科学解释，也算是满足了自己的好奇心。今天，我就为大家科普一下～

在本文中，我们首先会谈谈地外行星的逆行，也就是所谓的“土逆”，“火逆”和“木逆”。这其实只是地球经过这些运行较为缓慢的天体时产生的一种视觉现象。相同的理论也可以用来解释地内行星（水星、金星）的逆行运动，只不过观测到的现象有所不同。此外，宇宙中还存在真正的逆行，在本文当中也会展开讨论！

图为2005年的火星逆行。天文摄影师Tunc Tezel 连续35周，每周对火星进行拍摄，最终合成了这张照片。

有时候，从地球的角度观测，火星就像在倒着走！

一般情况下，行星每晚都会朝东运行一点点。但它们偶尔会调转方向。在为期几个月的时间里，他们会向西行进，然后再回到原本朝东的路线。天文学家把这种向西行进的现象称为行星的逆行运动。这种现象一度困惑着古时候的观星人，但我们现在得知，逆行其实是由地球和其他天体绕太阳运行产生的视觉现象。

2003年夏季的火星逆行（图源：维基百科）

这种视觉现象背后的原理是什么呢？下次你在高速上超车的时候，其实可以自己试验一下。当你逐渐追赶上一辆开得较慢的车，它明显在和你同向运动。但当你与它并排，准备超车时，从你的视角看，那辆车会有一瞬间像是在后退。等到你成功地超了车并且把它甩到后面时，那辆车看上去又在正常地前行了。

地球超越慢速运行的地外行星时也是同样的道理。比如说，当地球超越木星、火星或土星时，这些运行轨道在地球轨道外、公转速度慢的行星，在长达几个月的时间里，看上去就像是在朝反方向行进。

地球超越同样围绕太阳运行的地外行星时，产生逆行现象，上图为详解。T为地球，P为地外行星，S为太阳，A为天球。地球与地外行星构成的视角变换导致行星在天球上的投影反向移动（A2-A4）

图源：维基百科用户Rursus

下面来说说地内行星，也就是金星和水星的逆行。“金逆”和“水逆”（没错，那个臭名昭著的水逆）背后的机制其实与地外行星无异。但从地球的角度观测，永远看不见它们与太阳运行方向相反。它们的逆行期与下合期结对来临，此时，处于类似新月相位的地内行星隐匿在太阳的强光当中，暗面朝向地球。逆行无法被直接观测到，而是体现为它们由昏星转变为晨星。

古时候，相信地球位于宇宙中心的天文学家们为了解释逆行现象大费周章地提出各种长篇大论。在他们的宇宙论中，行星不光绕地球运行，还绕着各自轨道上的一个动点运行。可以想象一下你手里系着一个球，围着一个点绕圈走，而你正在甩着这个球。后来，哥白尼和开普勒等一众天文学家终于意识到地球是绕太阳旋转的，这才把我们的思路引到正轨。

这样看来，逆行运动是不是就好理解多啦？

哥白尼之前的天文学家提出的行星运动模型。地球位于宇宙正中央。行星的运行轨迹是一个小圆（本轮），小圆的运行轨迹是一个大圆（均轮）。而大圆的圆心位于地球和另一个名为均衡点（equant）的地方连线的中点。在当时，要想解释行星的运动，就得构建这样一个复杂的模型。

图源：维基百科用户Fastfission

如果你能去其他星球观星，逆行运动会导致你看到一些非常奇怪的现象。比如说在水星上，连太阳有时候都会朝反方向运动。当水星运动到最靠近太阳的点时，公转速度会超过自转速度，如果水星表面有一名宇航员，他就能够看到太阳升起了一半之后，又回落到地平线之下，之后再次升起，回到由东往西的轨迹上的景象。一天之中两次日出，是水星一年一度的盛景。

但是，逆行运动并不总是视觉现象。太阳系中也存在真正的逆行运动，比如金星，它的自转方向与其它行星相反。如果金星表面的云层终有一天能够散去，那么金星的居民就可以看到太阳打西边升起，东边落下。

有些卫星绕各自行星运行时，也会出现逆行的现象。大多数卫星都和各自行星运行的方向相同，但是海王星最大的卫星海卫一并不遵循这个规律，它与海王星公转的方向相反。巨行星周围挨挨挤挤的那些小行星大小的卫星，也有很多拥有逆行轨道。

旅行者二号拍摄的海王星最大的卫星——海卫一。这颗卫星的旋转方向和海王星的公转方向相反。这是否意味着它可能原本位于柯伊伯带，后来才被这颗冰质巨行星捕获呢？

图源：NASA / Jet Propulsion Lab / U.S. Geological Survey.

卫星逆向运行的轨道，很有可能表明这颗卫星是在行星形成之后从别的地方被捕获的。也就是海卫一有可能从柯伊伯带“移民”而来。柯伊伯带是海王星轨道外的一片冰态尘埃聚集地，冥王星就位于其中。或许柯伊伯带当中曾发生一场撞击，这场撞击让海卫一向着太阳飞去。在逼近海王星的过程当中，海王星的引力使它不断减速，最终将它束缚到了自己的轨道上。

在这里点名批评海王先生，作风真是太霸道了，人家好好的向阳而生追梦远方，硬是被你拉过来当压寨夫人。抢便抢了，却又用情不专，算起来到现在，你林林总总地还收了十三颗卫星作小妾了吧！

在过去的几十年当中，天文学家还在其他遥远的恒星周围发现了逆行的行星。这些系外行星绕着与各自恒星自转方向相反的方向运行。这是一个很奇怪的现象，因为行星是在围绕早期恒星的碎屑盘中形成的，这些碎屑盘的运行方向与恒星一致。想要让行星逆行，要么通过与另一颗行星的撞击，要么就是其他恒星运行到了一个与该恒星非常接近的位置。这种近距离接触往往会更改运行轨道。

基本上这就是我们所说的逆行运动了，天文学家用这一术语来指代我们在地球视角观察到的，偶然出现的其他行星的逆向行进。当运用到这个语境下，逆行运动完全就只是地球经过地外行星轨道产生的视觉现象。而真正的逆行，比如涉及到行星自转、卫星公转和系外行星的情况，其实标志了一场场被埋没在历史长河当中的碰撞与融合。真正的逆行运动，是天文学家揭开我们的太阳系以及银河系中其他恒星系神秘的历史面纱的重要线索。

所以啊，下次再听到“水逆”之类的话，千万别再当做是洪水猛兽了。行星的逆行单纯是一种视觉现象，背后也有比玄学可靠的多的科学原理提供解释。与其把命运多舛归因于再正常不过的自然现象中，不如多看看牧夫天文的文章呀。大家一起涨知识，也省去了为子虚乌有之事担惊受怕的必要啦！

『天文时刻』 牧夫出品

微信公众号：astronomycn

这张蟹状星云的合成照是用来自钱德拉X射线天文台（蓝色和白色），哈勃太空望远镜（紫色）和斯皮策太空望远镜（粉红色）的数据制成的。

来源：NASA