一起學(xué)做行星逆行模型

郭紅鋒

同學(xué)們，我們從地球上觀察天空，會(huì)發(fā)現(xiàn)日月星辰時(shí)刻都在運(yùn)動(dòng)中。你知道嗎？其實(shí)不是日月星辰在動(dòng)，而是我們跟隨地球運(yùn)動(dòng)時(shí)看到天體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就好比我們坐在行進(jìn)的汽車(chē)?yán)?，看到?chē)窗外的景物不停地倒退一樣。實(shí)際上景物沒(méi)動(dòng)，是我們自己隨著汽車(chē)在向前運(yùn)動(dòng)。

從地球上用肉眼觀察天體的運(yùn)動(dòng)，叫做天體的視運(yùn)動(dòng)。太陽(yáng)系外天體（恒星等）的視運(yùn)動(dòng)，只考慮地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的影響，不考慮天體本身的運(yùn)動(dòng)（因?yàn)樗鼈兙嚯x地球都非常遙遠(yuǎn)，其自身的運(yùn)動(dòng)肉眼幾乎無(wú)法察覺(jué)）。但太陽(yáng)系內(nèi)的天體，其視運(yùn)動(dòng)里還包含著它們自身的運(yùn)動(dòng)，例如月球圍繞地球的公轉(zhuǎn)，行星圍繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)等。

行星的逆行現(xiàn)象，就是行星視運(yùn)動(dòng)的一種特別的天象。地球外側(cè)的行星除每天的東升西落（對(duì)應(yīng)地球自轉(zhuǎn)），還會(huì)在恒星背景里緩緩地由西向東移動(dòng)（對(duì)應(yīng)行星本身圍繞太陽(yáng)的公轉(zhuǎn)），這是行星的正常運(yùn)動(dòng)，叫做順行。

但是，因?yàn)榈厍蛟趦?nèi)圈跑得比較快，所以地球在公轉(zhuǎn)的路上會(huì)不斷地超越外側(cè)行星，就像開(kāi)快車(chē)超越旁邊車(chē)道上的車(chē)一樣。每當(dāng)?shù)厍虺酵鈧?cè)行星的時(shí)侯，原本向東移動(dòng)的行星會(huì)先停下，然后反過(guò)來(lái)向西移動(dòng)一小段（倒退），當(dāng)?shù)厍蛟谲壍郎铣^(guò)了行星之后，行星看起來(lái)又恢復(fù)由西向東的移動(dòng)。

這就是地心說(shuō)無(wú)法解釋的行星的“逆行”現(xiàn)象。而以太陽(yáng)為中心，所有行星（包括地球）都圍繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)動(dòng)的天體運(yùn)動(dòng)模式，都可以完美地解釋逆行現(xiàn)象（見(jiàn)圖1）。

地球內(nèi)側(cè)的水星和金星也會(huì)呈現(xiàn)逆行的運(yùn)動(dòng)，從地球上觀察，內(nèi)行星永遠(yuǎn)只是在太陽(yáng)附近來(lái)回?cái)[動(dòng)。太陽(yáng)系內(nèi)其他天體，也都有逆行現(xiàn)象，但需要望遠(yuǎn)鏡才能觀察到。

為了更好地理解地球外側(cè)外行星的逆行現(xiàn)象，建議大家自己動(dòng)手做一個(gè)模型，模仿天空中行星的運(yùn)動(dòng)，觀察一下逆行的過(guò)程吧！

下面是地球與火星在太陽(yáng)系內(nèi)的位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)：

1. 地球距離太陽(yáng)1個(gè)天文單位，火星距太陽(yáng)約1.5個(gè)天文單位；

2. 地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)一周約365天，12個(gè)月，火星繞日一周687天，約24個(gè)月。據(jù)此畫(huà)出地球與火星圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)軌道位置示意圖（圖2）。再用一段硬紙做的桿，將地球和火星連接起來(lái)，指向天空，這樣我們就可以做一個(gè)火星逆行的模型啦！

一、 制作方法

1. 剪裁地球與火星繞日公轉(zhuǎn)軌道模型（見(jiàn)圖2）；

2.剪裁地球與火星的連線桿（見(jiàn)圖3）；

3. 把地球與火星的連線桿的一端打一個(gè)小洞，能插入一支鉛筆的筆尖。

二、 模擬演示火星逆行

1. 剪 裁 下 來(lái) 的 地球與火 星繞日公 轉(zhuǎn)軌道模型平鋪在桌子上；

2.用左手把連線桿的一端固定在地球上（例如圖4中內(nèi)圈上的位置1），同時(shí)連接火星（例如圖4中外圈上的位置1）；

3. 用 右 手 握 住 鉛筆（穿過(guò)連接桿一端的孔）在天空點(diǎn)出火星在恒星背景中的位置（例如圖4右下角的位置1）；

4.左手不斷移動(dòng)連接 桿，使其跟隨地球在公轉(zhuǎn)軌道上的位置（1、2、3……），同時(shí)連接火星公轉(zhuǎn)位置（1、2、3……），右手在天空點(diǎn)出相對(duì)應(yīng)的位置（1、2、3……）；

5. 把天空中的點(diǎn)用細(xì)線段連接起來(lái)（注意方向）；

6.你就會(huì)發(fā)現(xiàn)火星在被地球追上以前是順行，被追上的時(shí)候停留，然后轉(zhuǎn)為逆行，當(dāng)?shù)厍虺揭院髣t繼續(xù)順行。成品圖如下（見(jiàn)圖4）。