水星凌日是一種天文現(xiàn)象，平均每100年發(fā)生約13次，時(shí)間在5月或11月初。當(dāng)水星運(yùn)行到太陽(yáng)和地球之間時(shí)，如果三者能連成直線，便會(huì)發(fā)生“水星凌日”現(xiàn)象，其道理和日食類似。和日食不同的是，水星比月亮離地球遠(yuǎn)，其直徑僅為太陽(yáng)的一百九十萬(wàn)分之一。所以，“水星凌日”發(fā)生時(shí),水星擋住太陽(yáng)的面積非常小，不足以使太陽(yáng)亮度減弱。我們用肉眼是看不到“水星凌日”的，只能通過(guò)望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行投影觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)黑色小圓點(diǎn)橫向穿過(guò)太陽(yáng)圓面，這黑色小圓點(diǎn)就是水星的投影。

由于水星和地球的繞日運(yùn)行軌道不在同一個(gè)平面上，而是有一個(gè)7度的傾角。二者只有兩個(gè)交點(diǎn)：升交點(diǎn)與降交點(diǎn)。因此，只有水星處于軌道上的這兩個(gè)交點(diǎn)附近，而日水地三者又恰好排成一條直線時(shí)，在地球上可以觀察到太陽(yáng)上有一個(gè)小黑斑在緩慢移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為水星凌日。

2019年有1次水星凌日精彩天象登臺(tái)表演，但本次水星凌日只有歐洲、非洲、美洲和亞洲西部地區(qū)可見(jiàn)，我國(guó)不可見(jiàn)。

現(xiàn)象描述

水星凌日（Transit of Mercury）發(fā)生的原理與日食相似。由于水星和地球的繞日運(yùn)行軌道不在同一個(gè)平面上，而是有一個(gè)7度的傾角。二者只有兩個(gè)交點(diǎn)：升交點(diǎn)與降交點(diǎn)。因此，只有水星處于軌道上的這兩個(gè)交點(diǎn)附近，而日水地三者又恰好排成一條直線時(shí)，在地球上可以觀察到太陽(yáng)上有一個(gè)小黑斑在緩慢移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為水星凌日。小黑斑是由于水星擋住了太陽(yáng)射向地球的一部分光而形成的。

地球每年5月8日前后經(jīng)過(guò)水星軌道的降交點(diǎn)，每年11月10日前后又經(jīng)過(guò)水星軌道的升交點(diǎn)。所以，水星凌日只能發(fā)生在這兩個(gè)日期的前后。水星凌日發(fā)生在5月（降交點(diǎn)）比發(fā)生在11月（升交點(diǎn)）少得多。

水星是地球的內(nèi)行星，直徑為4878千米。水星繞太陽(yáng)運(yùn)行的周期為88天，但是由于水星和地球的公轉(zhuǎn)軌道存在一定的夾角，水星、太陽(yáng)、地球很少會(huì)排列在一條直線上。因此這種水星凌日的天象每世紀(jì)只會(huì)出現(xiàn)13.4次。

水星凌日（Transit of Mercury）是一種天文現(xiàn)象。當(dāng)水星運(yùn)行至地球和太陽(yáng)之間，如果三者能夠連成直線，便會(huì)產(chǎn)生水星凌日現(xiàn)象。觀測(cè)時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)一黑色小圓點(diǎn)橫向穿過(guò)太陽(yáng)圓面，黑色小圓點(diǎn)就是水星的投影。水星凌日發(fā)生在五月初或十一月初，平均每百年出現(xiàn)十三次水星凌日的現(xiàn)象。已發(fā)生的水星凌日：2003年5月7日、2006年11月8日、2016年5月9日，2019年11月11日。

水星凌日的沙羅周期為46年，即每46年發(fā)生6次。這6次水星凌日中有2次發(fā)生在5月，有4次發(fā)生在11月。兩次水星凌日發(fā)生的時(shí)間間隔為：3.5年，13年，7年，9.5年，3.5年，9.5年。

形成原因

軌道與角度

當(dāng)水星穿越地球與太陽(yáng)之間的時(shí)候，就叫做水星凌日。由于水星僅88天就繞太陽(yáng)一周，這種凌日的情形大約每四個(gè)月就有一次。但是又由于地球并不是靜止不動(dòng)的，水星要超過(guò)地球花的時(shí)間實(shí)際上比88天要多。

水星恰好在地球與太陽(yáng)之間的位置，叫做低位交匯點(diǎn)。那么我們?yōu)槭裁?00年才能看到13次水星凌日呢？主要是因?yàn)樗堑能壍朗莾A斜的，并未和地球的軌道在同一個(gè)平面上（地球圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軌道也被成為黃道圈）。水星的軌道與黃道圈傾斜大約7度。在我們看來(lái)，這個(gè)傾斜度可能不算什么。但是，要知道太陽(yáng)系是多么浩淼的空間和距離，這就使得水星經(jīng)常從地球和太陽(yáng)之間的上方或下方掠過(guò)。（太陽(yáng)和地球之間的距離被成為“天文單位”--A.U.，有149,597,870.3公里）水星如果躲在太陽(yáng)的后面，和地球又同在一條線上，被成為高位交匯點(diǎn)。同樣，水星也不會(huì)正好處在太陽(yáng)的后面，要么從上，要么從下，掠過(guò)太陽(yáng)。利用SOHO衛(wèi)星就可以觀測(cè)到這種現(xiàn)象，從上面這個(gè)動(dòng)畫(huà)，你可以看到水星如何在兩周的時(shí)間內(nèi)從右側(cè)運(yùn)動(dòng)到左側(cè)。在這個(gè)動(dòng)畫(huà)當(dāng)中我們還可以看到幾次猛烈的爆炸，那是氣體從太陽(yáng)分離出來(lái)。這些圖片是用SOHO衛(wèi)星上的觀測(cè)儀器--LASCO拍攝到的。

節(jié)點(diǎn)

那么到底水星凌日何時(shí)發(fā)生呢？每當(dāng)水星在低位交匯點(diǎn)靠近黃道圈時(shí)，被稱為“穿越軌道節(jié)點(diǎn)”。根據(jù)水星朝南運(yùn)動(dòng)還是朝北運(yùn)動(dòng)，分成上升節(jié)點(diǎn)和下降節(jié)點(diǎn)兩種。當(dāng)水星和地球處于AA位置時(shí)，就會(huì)發(fā)生水星凌日現(xiàn)象。這是，水星穿過(guò)下降節(jié)點(diǎn)，處于低位交匯點(diǎn)。

當(dāng)兩個(gè)星球處于BB位置時(shí)，從地球上看，水星會(huì)從太陽(yáng)的下面穿越。盡管水星也處于低位交匯點(diǎn)，但是它離黃道圈很遠(yuǎn)。在上圖，我們還可以看到高位交匯點(diǎn)的情況。由于水星處在太陽(yáng)的后面，就不會(huì)發(fā)生水星凌日現(xiàn)象，但是水星可以被太陽(yáng)隱藏。

人們也會(huì)看到金星凌日的現(xiàn)象，但是黃道圈和金星軌道的傾斜角度是3°23'。在5月7日的水星凌日中，水星從黃道圈的北部向南，朝著下降節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。這種情形和日全食的情形相同，只不過(guò)處于軌道節(jié)點(diǎn)的是月亮而已，主要的不同在于月亮圍著地球轉(zhuǎn)，而不是太陽(yáng)。

發(fā)生實(shí)例

2003年

未來(lái)五次5月的水星凌日將發(fā)生在2016年5月9日，2049年5月7日，2062年5月11日，2095年5月9日，2108年5月12日。中國(guó)如要下次在5月看到水星凌日的全過(guò)程，就要等到2108年5月12日。因?yàn)槠溆嗨拇嗡橇枞斩及l(fā)生在夜間，中國(guó)不能看到或不能看到全過(guò)程。因此，2003年5月7日的水星凌日，不可錯(cuò)過(guò)。錯(cuò)過(guò)就要等105年。

2003年5月7日的水星凌日，凌始在13時(shí)13分，水星剛好接觸日面；凌甚在15時(shí)51分，水星與日面中心相距最近,凌終在18時(shí)30分，水星恰好脫離日面。全程歷時(shí)5小時(shí)17分鐘。這天，廣州日落為18時(shí)57分。所以，廣州可觀測(cè)到水星凌日的全過(guò)程。觀測(cè)者應(yīng)選擇東面開(kāi)闊的地點(diǎn)，還需天氣晴朗。這次水星凌日在中國(guó)東部觀測(cè)比中西部有利，但即使東部也只能觀測(cè)到水星凌日的下半場(chǎng)演出。

2003年水星凌日有三大特點(diǎn)：一、水星距離地球只有8415萬(wàn)千米，比發(fā)生在11月的水星凌日近1737萬(wàn)千米。二、水星視直徑為12角秒，比發(fā)生在11月的水星凌日大五分之一。三、視直徑，水星與太陽(yáng)相比，為1比158；而11月的水星凌日，為1比193。因此，無(wú)論是觀察還是拍攝水星凌日，2003年都是不可多得的良機(jī)。

2006年

2006年11月8日左右水星穿越內(nèi)合(inferior conjunction)，內(nèi)合是指水星位于太陽(yáng)和地球之間的一個(gè)點(diǎn)。通常情況下，我們?cè)趦?nèi)合期間看不到這顆距離陽(yáng)最近的行星。但這一次，水星穿越將會(huì)產(chǎn)生令人驚嘆的天文現(xiàn)象：當(dāng)水星的輪廓緩緩移過(guò)太陽(yáng)盤(pán)面時(shí)，我們用小型望遠(yuǎn)鏡便能看到此次天文奇觀。天文學(xué)家將這種天文事件稱為是“凌日”。

凌日是相當(dāng)罕見(jiàn)的天文奇觀。我們從地球上只能看到金星和水星凌日。這是水星在21世紀(jì)第二次上演凌日奇觀。本世紀(jì)水星將14次穿越太陽(yáng)盤(pán)面。從北美西海岸(包括阿拉斯加州中部和南部)、夏威夷、新西蘭到澳大利亞?wèn)|海岸，都可以清楚地看到此次水星凌日全過(guò)程。澳大利亞和新西蘭的天文愛(ài)好者可以在2006年11月9日清晨看到這一奇觀。

在美國(guó)，從愛(ài)達(dá)荷州北部到德克薩斯州最西端沿線以東地區(qū)的居民能看到水星凌日的開(kāi)始階段，但在水星移出太陽(yáng)盤(pán)面前，日落將干擾他們觀看凌日的視線。水星的小盤(pán)面將于美國(guó)東部時(shí)間下午2時(shí)12分(太平洋時(shí)間上午11時(shí)12分)開(kāi)始向太陽(yáng)盤(pán)面移動(dòng)，兩分鐘后將完全遮住太陽(yáng)盤(pán)面。屆時(shí)，我們將會(huì)看到水星化作一個(gè)小黑點(diǎn)，在太陽(yáng)左下方緩緩移動(dòng)，黑點(diǎn)相當(dāng)于太陽(yáng)直徑的1/194。隨后，水星便會(huì)到達(dá)太陽(yáng)盤(pán)面的右側(cè)(西邊)。接著，從太平洋標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間下午4時(shí)零8分開(kāi)始，水星將會(huì)用時(shí)兩分鐘完全移出太陽(yáng)盤(pán)面。在凌日結(jié)束前太陽(yáng)落山的東部地區(qū)，最佳觀測(cè)地點(diǎn)應(yīng)該是正西方以南地平線偏低的地區(qū)。另外，切記提前一兩天檢查太陽(yáng)落山地點(diǎn)，以避免樹(shù)木和建筑屆時(shí)擋住視線。

2016年

2016年5月9日，我們迎來(lái)了一個(gè)重大的天象事件——水星凌日。地球上的人就能日面上觀察到一個(gè)緩慢移動(dòng)的小黑點(diǎn)，整個(gè)過(guò)程持續(xù)7個(gè)半小時(shí)的時(shí)間。

據(jù)廣東天文學(xué)會(huì)2016年5月5日透露，2016年5月9日將出現(xiàn)罕見(jiàn)的“水星凌日”天象，時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7個(gè)多小時(shí)，時(shí)間長(zhǎng)度從19時(shí)12分至次日2時(shí)42分。在巴西、委內(nèi)瑞拉、古巴、美國(guó)東部、英國(guó)、法國(guó)、葡萄牙和西班牙等國(guó)家和地區(qū)，都可觀測(cè)到“水星凌日”的全過(guò)程(凌始至凌終)。

在中國(guó)，烏魯木齊、北京、拉薩、南寧、昆明和貴陽(yáng)等地區(qū)也可觀測(cè)到“水星凌日”，而廣州、上海、香港、臺(tái)北等地區(qū)則無(wú)法觀測(cè)到。烏魯木齊可連續(xù)觀測(cè)和拍攝兩個(gè)多小時(shí)。

據(jù)了解，由于水星和地球的繞日運(yùn)行軌道不在同一個(gè)平面上，而是有一個(gè)7度的傾角。兩者只有兩個(gè)交點(diǎn)：升交點(diǎn)與降交點(diǎn)。因此，只有水星處于軌道上的這兩個(gè)交點(diǎn)附近，而太陽(yáng)、水星、地球三者又恰好排成一條直線時(shí)，在地球上則可觀察到太陽(yáng)上有一個(gè)小黑斑在緩慢移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為“水星凌日”?！八橇枞铡逼骄?00年才出現(xiàn)13.4次。上一次“水星凌日”出現(xiàn)在2006年11月9日，下一次將出現(xiàn)在2019年11月11日。這次“水星凌日”發(fā)生在5月，水星視直徑最大，比發(fā)生在11月的“水星凌日”的水星視直徑多2角秒?！八橇枞铡痹?月出現(xiàn)十分罕見(jiàn)，上一次出現(xiàn)在2003年5月7日，下一次將出現(xiàn)在2049年5月7日。 

2019年

2019年11月11日有1次水星凌日精彩天象登臺(tái)表演，但本次水星凌日只有歐洲、非洲、美洲和亞洲西部地區(qū)可見(jiàn)，我國(guó)不可見(jiàn)。

觀察方法

觀察水星凌日必須借助望遠(yuǎn)鏡。它與觀察太陽(yáng)黑子的方法相似。通常有兩種方法：一是投影法。通過(guò)望遠(yuǎn)鏡，把太陽(yáng)投影到一張白紙上進(jìn)行觀察。二是目視法。在望遠(yuǎn)鏡的物鏡（前方）裝上濾光鏡，再進(jìn)行觀察。

如何選購(gòu)雙筒望遠(yuǎn)鏡？一是口徑（物鏡）越大越好，物鏡（前鏡）直徑70毫米的較理想；二是選購(gòu)多層鍍膜的物鏡，通常鍍綠膜、藍(lán)膜的較好，鍍紅膜的最差。需要著重指出的是，觀察水星凌日，千萬(wàn)不能用肉眼直接看太陽(yáng)，要注意保護(hù)眼睛。

觀測(cè)歷史

在人類歷史上，第一次預(yù)告水星凌日是“行星運(yùn)動(dòng)三大定律”的發(fā)現(xiàn)者，德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒（1571至1630年）。他在1629年預(yù)言：1631年11月7日將發(fā)生稀奇天象——水星凌日。當(dāng)日，法國(guó)天文學(xué)家加桑迪在巴黎親眼目睹到有個(gè)小黑點(diǎn)（水星）在日面上由東向西徐徐移動(dòng)。從1631年至2003年，共出現(xiàn)50次水星凌日，其中，發(fā)生在11月的有35次，發(fā)生在5月的僅有15次。

在望遠(yuǎn)鏡發(fā)明之前，水星凌日是無(wú)法觀看的。法國(guó)天文學(xué)家皮耳-伽桑狄于1631年首次發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象,他的觀測(cè)結(jié)果隨后被證明可以用于測(cè)量太陽(yáng)系之間的大尺度距離，包括日地距離等。

在水星凌日發(fā)生時(shí)，我們可以看到水星像一個(gè)小黑點(diǎn)一樣從太陽(yáng)表面慢慢爬過(guò)。想要觀看水星凌日必須注意要在望遠(yuǎn)鏡上安裝防太陽(yáng)輻射鏡，或者將觀測(cè)圖像傳至顯示屏上觀看，否則會(huì)對(duì)視力會(huì)造成嚴(yán)重傷害。在此次水星凌日過(guò)程中，夏威夷大學(xué)天文學(xué)院將觀測(cè)水星稀薄大氣中的鈉含量。此外，來(lái)自日本、美國(guó)、歐洲等國(guó)家的多個(gè)航天器將進(jìn)行全程追蹤。

人類歷史上唯一一次向水星發(fā)射飛船是在1974至1975年。美國(guó)的“水星信使”號(hào)探測(cè)器在2009年抵達(dá)了水星。

發(fā)生時(shí)間

注：表中的時(shí)間為北京時(shí)間，E為我國(guó)東部可見(jiàn)，W為我國(guó)西部可見(jiàn)，加粗(★)為全國(guó)可見(jiàn)。

日期 凌始外切 凌始內(nèi)切 凌甚 凌終內(nèi)切 凌終外切 最小日心距（角秒）赤緯（度）沙羅周期

2016.05.09 19:12(W) 19:15(W) 22:57 2:39 2:42 318.5 17.58 7

2019.11.11 20:35 20:37 23:20 2:02 2:04 75.9 -17.45 6

2032.11.13 14:41(★) 14:43(★) 16:54(★) 19:05(W) 19:07(W) 572.1 -18.14 4

2039.11.07 15:17(★) 15:21(★) 16:46(★) 18:12(W) 18:15(W) 822.3 -16.27 10

2049.05.07 19:03(W) 19:07(W) 22:24 1:41 1:44 511.8 17.04 9

2052.11.10 07:53(E) 07:55(E) 10:29(★) 13:04(★) 13:06(★) 318.7 -17.02 8

2062.05.11 2:16 2:20 05:36(E) 08:53(★) 08:57(★) 520.5 17.88 7

2065.11.12 1:24 1:26 4:06 06:46(E) 06:48(E) 180.7 -17.73 6

2078.11.14 19:42 19:44 21:41 23:37 23:39 674.3 -18.41 4

2085.11.07 19:42 19:45 21:34 23:24 23:26 718.5 -16.58 10

2095.05.09 1:20 1:24 05:05(E) 08:47(★) 08:50(★) 309.8 17.35 9

2098.11.10 12:35(★) 12:37(★) 15:16(★) 17:56(W) 17:57(W) 214.7 -17.31 8