大合相

大合相是指木星和土星的合相，这时两颗行星在天空中出现的距离最近。大合相大约每20年发生一次，其时木星在其轨道上会“超越”土星。这类合相之所以冠名以“大”，是因为它们是迄今为止最罕见的裸眼可见行星（即不包括天王星和海王星）合相。

历次合相时，两颗行星的距离不同，通常介于0.5到1.3度（30到78角分，或满月宽度的1到2.5倍）。极近距离的合相发生频率要低得多（尽管按照内行星的标准，1.3°的最大距离已是很近的值了）：自1200年以来，相距小于10角分的事件只发生过4次，最近一次是在2020年。

历史 
大合相在历史上曾被当作预兆而得到过极大关注。在中世纪晚期和文艺复兴时期，无论是第谷和开普勒时代之前的前科学和过渡时期的占星天文家，还是罗吉尔·培根和皮埃尔·戴伊等学者，都曾将大合相作为他们讨论的话题。但丁和莎士比亚等作家的流行文学作品中也提到过大合相。在欧洲，这种兴趣可以追溯到阿拉伯语文本的翻译作品，以阿巴拉萨关于合相的著作为代表。

尽管存在数学上的错误，而且占星家们对宫位何时开始存在一些分歧，但对此类事件意义的信仰产生了一系列作品，其数量保持增长直至16世纪末。由于1583年的大合相是发生在水象宫位的最后一次，人们普遍认为它预示着世界末日的变化；1586年，教宗还因此下诏反对占卜。然而，在占星家预测的1603年里，并没有发生任何令人担忧的重大事件，公众的兴趣随之迅速消失。等到下一次宫位起始时，现代科学共识早已将占星术确立为伪科学，行星排列不再被视为预兆。

天体力学 

平均每19.859个儒略年（每个儒略年为365.25天）就会出现一次大合相。这个数字可以通过会合周期公式计算出来：

 

其中，和分别是木星（4332.59天）和土星（10759.22天）的轨道周期。（实际上，由于地球的轨道尺寸，大合相在平均发生时间之后的几个月里可能再度发生）。由于其他裸眼可见行星之间的合相周期都少于27个月，大合相是最罕见的。

偶尔地，单季里也会出现多次大合相，这发生在两颗行星冲日时：这被称为（该名词不仅用于指称大合相事件）。

最近一次大合相发生在2020年12月21日，下一次大合相将发生在2040年11月4日。在2020年的大合相期间，两颗行星在天空中最接近时相距6角分，这是自1623年以来两颗行星最近的距离。之所以如此接近，是因为合相发生在两颗行星轨道看似（太阳视角，与地球类似）相交的两条黄道经线之一的附近。

由于19.859年等于1.674个木星轨道和0.674个土星轨道，三次合相周期近似于完成一整圈。这就是为什么如右图所示的经度周期形状近似于三角形。三角形的三个点与行星同向旋转，速度大约是每四个世纪转六分之一圈，因此每隔约四个世纪，会有一次极近的合相。目前，近距离大合相的经度约为307.4度和127.4度，分别位于摩羯座和巨蟹座。然而，由于地球在其轨道上的位置不同，地球视角上两颗行星的位置会比其日心经度提前或落后最多10度左右。

相对于地球轨道平面（黄道面），土星的轨道平面倾角有2.485度，木星的轨道平面倾角有1.303度。有趣的是，两颗行星的升交点都很相似（木星为100.6度，土星为113.7度），这意味着如果土星在地球轨道平面之上或之下，木星通常也是如此。因为这些交点排列得如此之好，预计每次合相时的距离都不会比两颗行星的轨道倾角之差大太多。事实上，在公元1年到3000年之间，只有1306年和1940年的最大合相距离是1.3度。这两年的合相都发生在两颗行星最偏离黄道面之时：1306年的经度206度（因此高于黄道面），1940年的经度39度（因此低于黄道面）。

历次大合相列表（1200年至2400年） 
下表详细列出了1200年到2400年间的历次大合相。表中列出历次合相在赤经上的发生日期（黄经上合相的发生日期可能相差数日）。1582年前的日期以儒略历记录，1582年后的日期以格里高利历记录。

黄经一栏是从历元J2000的春分点位置逆时针测量的。这种不旋转的坐标系不随地轴进动而移动，因此适合用来计算星体的位置（在天体测量学中，经纬度是以黄道为基础的，而黄道是地球轨道向日和反日的无限延伸）。另一种常用于合相的坐标系，是以春分点为起点沿赤经逆时针测量，以地球赤道和经过春秋分点的经线为准。以黄道坐标计算的距离通常较小。

距离一栏为行星间的角距离，以角分（六十分之一度）为单位；距角一栏为合相点到太阳的角距离，单位是度。当距角在-20到+20度之间时，由于与太阳距离过近，合相会变得难以或无法观测，或者只能从特定的地理纬度上观测。需要注意的是，特定情况下亦无法观测到合相，如其发生时位于地平线之下，或其发生时刻在某些地区为白天。不过，地球上观测点的位置对大合相最小距离的影响，要比有内行星参与的合相要小。负距角表示两颗行星位于太阳以西（晨空可见），而正距角表示两颗行星位于太阳以东（晚空可见）。

大合相的周期与日食（即日月合相）的沙罗周期大致相似。某周期的合相大约每隔119.16年发生一次。周期长度之所以是每六次而不是每三次合相，是因为119.16年要比比 = 59.58年更接近整数，这时地球在其轨道上的位置会更接近之前的位置，观测到的合相也会更为相似。在每一轮周期里，合相会从仅日出前可见，逐渐进展到整夜可见，然后再进展为日落前可见，并最终回到日出前可见。在一个周期中，每次合相在天空中的位置会依次增加平均16.3度的经度，使得平均每2634年就有一次相对于恒星的完整周期。如果我们改用从春分点向东测量经度的惯例，我们必须记住，春分点大约每25772年循环一次，所以这样测量出的经度增幅稍快，上述数字会变成17.95度和2390年。

一次合相可以是的一部分。在三重合相事件里，由于所处星座和年份相同或相近，单次合相并不会推进周期。这也是大合相唯一可能在相隔不到约20年内多次发生的原因。

著名的大合相

公元前7年 
约翰内斯·开普勒在研究1603年的大合相时，认为伯利恒之星可能正是当年的大合相。他计算发现，木星和土星的三重合相发生在公元前7年（用天文年号表示为-6）；三重合相是指木星和土星在冲日位置或其附近时的合相。在这种情况下，木星和土星将三次占据相同的赤道经线或黄道经线——取决于人们使用哪种“合相”的定义。这一现象由视逆行运动导致，发生在数月内。最近的三重合相发生在1980年和1981年，下一次将发生在2238年和2239年。

1563年 
来自克拉科夫学院的天文学家（、斯坦尼斯瓦夫·雅各布奇克（Stanisław Jakobejusz）、尼古劳斯·谢德克（Nicolaus Schadeck）、彼得鲁斯·普罗博科维奇（Petrus Probosczowicze）等人）观测了1563年的大合相，以比较阿方索星历表（基于地心说模型）和普鲁士星历表（基于）。根据普鲁士表，天文学家发现木星和土星彼此距离很近，以至于木星掩蔽了土星（1563年8月25日的实际角距离为6.8分）。而按照阿方索表，合相发生在另外一天，但在其预测的那一天里，角距离足足有141分。克拉科夫的教授们因而推荐采用更准确的哥白尼预测。在1578年至1580年期间，瓦伦丁·丰塔尼（Valentin Fontani）曾为哥白尼日心说发表了三次演说。

2020年 

2020年的大合相是自1623年以来最接近的一次，也是公元前三千年中第八近的一次，两颗行星间的最小距离为6.1角分。这次大合相也是自1226年以来最容易看到的近合相（因为之前1563年和1623年的近合相离太阳更近，因此更难看到）。它发生在日心合相的7周后，当时木星和土星的日心经度相同。

合相距离最近的时刻为协调世界时12月21日18时22分，当时木星在土星以南0.1°，太阳以东30°。这意味着这两颗行星一起出现在大多数中小型望远镜的视野中（尽管在没有光学辅助设备的情况下仍能将它们区分开）。在距离最近之时，两颗行星在肉眼看来呈一对联星。在中北纬地区，日落后一小时可在西南地平线上方不到15°的高度，朝摩羯座的方向上看到这两颗行星。

这次大合相引起了媒体的极大关注，由于合相发生在圣诞节前后，新闻界称其为“圣诞之星”。

画廊

7541年 
除了是三重合相外，7541的大合相预计还将出现两次掩星：一次是2月16日的部分掩食，一次是6月17日的全掩食。然而，对如此遥远未来的行星位置准确性的预测是非常不确定的，因此也有部分计算认为，7541年将会出现距离极近的合相，但不会发生掩食。这将是自公元前6857年以来，两颗行星之间的首次掩食；行星间的距离在叠加时会小于约0.4角分。

参见 

 球面天文学

参考文献

外部链接 

 Orbital Motion Simulation of Jupiter and Saturn  at GeoGebra
 The December 21, 2020 Conjunction of Jupiter and Saturn 
 The exceptional conjunction of Jupiter and Saturn on December 21, 2020!  (Fr/En)
 Great Conjunctions 

天体测量学
占星相位
合 (天文)
木星
土星