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順行和逆行

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當地球超越一顆外行星，像是火星，外行星會暫時改變它在橫跨天空的方向。

順行是行星這種天體與系統內其他相似的天體共同一致運動的方向；逆行是在相反方向上的運行。在天體的狀況下，這些運動都是真實的，由固有的自轉或軌道來定義；或是視覺上的，好比從地球上來觀看天空。

順行

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「順行」的英文爲 direct 或 prograde。前者是天文學傳統的名詞，後者首此出現於1963年，一篇與天文相關的專業文章（J. Geophys. Res. 68, 4979）。

逆行

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「逆行」的英文爲 retrograde，源於拉丁文 retrogradus，義爲「後退的步伐」。詞綴 retro- 義爲「後退」。gradi 義爲「步伐」或「前進」。Retrograde 是形容詞，描述天體在夜空的群星和月球之間向後退行的路徑。「逆行的水星」是將這當成形容詞的一個好例子。逆行也可以是個動詞，是在黃道帶（月球在天空中跨越恆星的路徑）的正常軌道上定義行星落後的運動。[1]

雖然在我們觀察夜空時，有時會將行星誤認為恆星，但行星在群星之間的位置確實是夜復一夜的在改變，被觀察到在恆星間的順行和逆行，好像是繞著地球的。在西元150年的古希臘天文學家托勒密相信地球是太陽系的中心，但依然使用順行和逆行這個名詞來描述行星在天空中相對的運動。[2]雖然，我們現在知道行星是繞著太陽公轉的，我們還是用相同的名詞來描述從地球看到的行星在星空中的運動。[3]像太陽一樣，行星也是從東方升起，在西方落下。行星在天空中是相對於恆星向東的運動，稱為順行；當行星在天空中相對於恆星向西（相反的方向）運動，稱為逆行。[4][5]

視逆行運動

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T1, T2, ..., T5 – 地球的位置
P1, P2, ..., P5 – 行星的位置
A1, A2, ..., A5 – 投影在天球
火星在2009-2010年相對於巨蟹座的視運動路徑。

當我們觀測天空，太陽、月球和恆星都是由東向西運行，這是因為地球的自轉（稱為周日運動）是由西向東的。[6]但是軌道者，像是太空梭和許多的人造衛星，都是由西向東運行的。這是順行的衛星（它們環繞地球的方向確實和月球相同），但是它們繞行地球的速度比地球本身的自轉快，因此看上去是向著與月球相反的方向運行。[7]火星的天然衛星火衛一也有相似的軌道，從火星的表面上看，也是向著與地球的衛星（月球）相反的方向運行的。即使佛博斯和月球都是順行軌道，但是佛博斯的軌道週期短於一個火星日，而月球的軌道週期（一個月）比地球的一天要長。也有極少數的人造衛星會以真實的退行軌道繞著地球運轉，看起來就是向西運行的，與月球的運動方向一致。[8]

從地球上觀察，行星在天空中運行的路徑會週期性的改變運動的方向。雖然所有的恆星和行星，在回應地球自轉的基礎下，看起來每夜都是由東向西運行的，但是在外側的行星常都會相對於恆星緩緩的由西向東移動。這種運動是行星的正常運動，因此被認為是順行。[9]但是，因為地球的軌道週期短於外側行星的軌道週期，因此會週期性的超越外側的行星，就像一輛速度較快的車在多條車道的高速公路上一樣。當發生這種情況時，原本向東運行的行星會先停下，然後後退向西運行，之後當地球在軌道上超越行星之後，看起來又恢復正常由西向東的運動。內側的水星和金星也會在相同的機制下呈現逆行的運動，然而它們的退行週期也和太陽的會合週期結合在一起。解釋視退行運動的機制是和外行星一樣的，小行星和開普帶天體（包括冥王星）都有展現出視退行運動。[10]

有趣的是，伽利略在1612年12月28日的描繪圖中顯示首度觀測到海王星，在1613年1月27日又再度觀測到。在這兩次的機會中，海王星與木星在合的位置上，但因為位置的改變很小，以致伽利略沒有辨認出他是一顆行星，因此不能認定伽利略是海王星的發現者。[11]在1612年12月，海王星在天空中是停滯不動的，因為它正要轉變成逆行的運動，這是當地球要超越一顆外行星之前，產生的視退行運動。因為海王星只是剛要開始年度內的退行運動，它的運動量實在是太小了，因此伽利略的小望遠鏡看不出它的位置改變。[12]

距離越遠，逆行的頻率(每多少年發生逆行)和天數（逆行的期間）越高：

  • 火星每25.6個月逆行72天。
  • 木星每13.1個月逆行121天。
  • 土星每12.4個月逆行138天。
  • 天王星每12.15個月逆行151天。
  • 海王星每12.07個月逆行158天。

順行和逆行的變化週期也是行星的會合週期。[13]

從地球上觀察火星在2003年的逆行運動

這些是逆行令古代的天文學家非常困惑，而這也是這種天體被稱為行星的一個原因：行星這個名詞在希臘的原義是漫遊者。在以地心說為中心的太陽系，是利用行星在週轉圓上的運動來解釋。直到哥白尼的時期之前，都因無法解釋而被視為一種幻覺。隨附的星圖是2003年火星以寶瓶座為背景逆形的路徑。[14]

例子

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在太陽系內一些逆行的明顯例子：

太陽

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太陽系質心的變化

太陽繞著質心的公轉經常在順行和逆行之間變化。這是因為太陽系的質心經常改變，導致太陽並不會有一個穩定的質心公轉。[18]

星系

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衛星星系

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星系团中的星系合併會導致星系的一部份被抽出，並成為合併星系的衛星星系。[19]一個名為「Complex H」的小星系，就是繞著銀河系逆行公轉。[20][21]

突起部份的逆行

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部份星系有著一個突起的部份，並且是逆行公轉的。NGC 7331就擁有一個逆行公轉的突起部份。[22]

中央的大質量緻密天體

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一個星系的中央都至少會有一個超大質量的緻密天體。[23]該緻密天體是逆行自轉的，而科學家現在仍然在研究該緻密天體的自轉和星系形成的關係。[24][25]

相關條目

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參考資料

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  1. ^ retrograde - dictionary.reference.com. [2009-05-31]. （原始内容存档于2016-03-03）. 
  2. ^ Grossman, Lisa. Planet found orbiting its star backwards for first time. NewScientist. 2008-08-13 [2009-10-10]. （原始内容存档于2012-07-01）. 
  3. ^ Turning planetary theory upside down. [2013-11-22]. （原始内容存档于2011-07-16）. 
  4. ^ Stars that steal give birth to backwards planets （页面存档备份，存于互联网档案馆）, New Scientist, 23 August 2011
  5. ^ A natural formation scenario for misaligned and short-period eccentric extrasolar planets （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Ingo Thies, Pavel Kroupa, Simon P. Goodwin, Dimitris Stamatellos, Anthony P. Whitworth, 11 Jul 2011
  6. ^ McBride, Neil; Bland, Philip A.; Gilmour, Iain. An Introduction to the Solar System. Cambridge University Press. 2004: 248. ISBN 0-521-54620-6. 
  7. ^ Chaos-assisted capture of irregular moons （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Sergey A. Astakhov, Andrew D. Burbanks, Stephen Wiggins & David Farrelly, NATURE |VOL 423 | 15 MAY 2003
  8. ^ 8.0 8.1 Bergstralh, Jay T.; Miner, Ellis; Matthews, Mildred. Uranus. 1991: 485–486. ISBN 0-8165-1208-6. 
  9. ^ Carrol, Bradley and Ostlie, Dale, An Introduction to Modern Astrophysics, Second Edition, Addison-Wesley, San Francisco, 2007. pp. 3
  10. ^ 10.0 10.1 Tidal Evolution of Exoplanets （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Alexandre C. M. Correia, Jacques Laskar, Chapter in Exoplanets, ed. S. Seager, published by University of Arizona Press, 2010
  11. ^ Encyclopedia of the solar system. Academic Press. 2007. 
  12. ^ Mason, John. Science: Neptune's new moon baffles the astronomers. NewScientist. 1989-07-22 [2009-10-10]. （原始内容存档于2012-07-01）. 
  13. ^ Strom, Robert G.; Sprague, Ann L. (2003). Exploring Mercury: the iron planet. Springer. ISBN 1-85233-731-1.
  14. ^ On the Dynamics and Origin of Haumea's Moons （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Matija Ćuk, Darin Ragozzine, David Nesvorný, 12 aug 2013
  15. ^ Sheppard, Scott S.; Jewitt, David C. An abundant population of small irregular satellites around Jupiter. Nature. 2003-05-05, 423 (6937): 261–263. Bibcode:2003Natur.423..261S. PMID 12748634. doi:10.1038/nature01584. 
  16. ^ Cowen, Rob. Largest known planetary ring discovered. Science News. 2009-10-06 [2013-11-22]. （原始内容存档于2011-10-06）. 
  17. ^ David R. Williams. Neptunian Satellite Fact Sheet. NASA. 2006-11-23 [2008-01-18]. （原始内容存档于2011-10-05）. 
  18. ^ Javaraiah, J. Sun's retrograde motion and violation of even-odd cycle rule in sunspot activity. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 2005-07-12, 362 (2005): 1311–1318. Bibcode:2005MNRAS.362.1311J. arXiv:astro-ph/0507269 可免费查阅. doi:10.1111/j.1365-2966.2005.09403.x. 
  19. ^ Making Counter-Orbiting Tidal Debris - The Origin of the Milky Way Disc of Satellites （页面存档备份，存于互联网档案馆）, M. S. Pawlowski, P. Kroupa, and K. S. de Boer
  20. ^ Cain, Fraser. Galaxy Orbiting Milky Way in the Wrong Direction. Universe Today. 2003-05-22 [2009-10-13]. （原始内容存档于2008-08-19）. 
  21. ^ Lockman, Felix J. High-velocity cloud Complex H: a satellite of the Milky Way in a retrograde orbit?. The Astrophysical Journal Letters. 2003, 591 (1): L33–L36. Bibcode:2003ApJ...591L..33L. arXiv:astro-ph/0305408 可免费查阅. doi:10.1086/376961. 
  22. ^ Prada, F.; C. Gutierrez, R. F. Peletier, C. D. McKeith. A Counter-rotating Bulge in the Sb Galaxy NGC 7331. 1996-03-14. arXiv:astro-ph/9602142 可免费查阅 |class=被忽略 (帮助). 
  23. ^ D. Merritt and M. Milosavljevic (2005). "Massive Black Hole Binary Evolution.". [2012-03-03]. （原始内容存档于2012-03-30）. 
  24. ^ Some black holes make stronger jets of gas. UPI.com. 2010-06-01 [2010-06-01]. （原始内容存档于2012-08-09）. 
  25. ^ Atkinson, Nancy. What's more powerful than a supermassive black hole? A supermassive black hole that spins backwards.. The Christian Science Monitor. 2010-06-01 [2010-06-01]. （原始内容存档于2012-08-09）. 

外部連結

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