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。Keith Thomas, Religion and the Decline of Magic: Studies in Popular Beliefs in Sixteenth and Seventeenth-Century England (Oxford University Press, 1971) p. 414-415, 

 天体力学 
缩略图|250x250像素|开普勒1606年出版的《》一书中的黄道经度模式图
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。
日期黄经（度）距离（角分）距角（度）周期序列可见度三重合相1206年4月16日66.865.3 +23.02否1226年3月4日313.82.1 -48.63是否1246年9月21日209.662.3 +13.54否否1265年7月23日79.957.3 -58.55是否1285年12月31日318.010.6 +19.86否1305年12月24日220.471.5 -70.01是是1306年4月20日217.875.5 +170.71是1306年7月19日215.778.6 +82.51是1325年6月1日87.249.2 -0.42否否1345年3月24日328.221.2 -52.53是否1365年10月25日226.072.6 -3.74否否1385年4月8日94.443.2 +58.85是否1405年1月16日332.129.3 +18.16否否1425年2月10日235.270.7 +104.11是是1425年3月10日234.472.4 -141.61是1425年8月24日230.676.3 +62.61是1444年7月13日106.928.5 -15.92否否1464年4月7日342.138.2 -52.63是否1484年11月17日240.268.3 -12.34否否1504年5月25日113.418.7 +33.55否1524年1月30日345.846.1 +19.16否否1544年9月17日245.169.2 +53.41是否1563年8月25日125.36.8 -42.12是否1583年5月2日355.952.9 -51.23是否1603年12月17日253.859.0 -17.64否否1623年7月17日131.95.2 +12.95否否1643年2月24日0.159.3 +18.86否否1663年10月17日254.859.2 +48.71是否1682年10月23日143.515.4 -71.82是是1683年2月8日141.111.6175.82是1683年5月17日138.915.8 +77.52是1702年5月21日10.863.4 -53.53是否1723年1月5日265.147.7 -23.84否1742年8月30日150.827.8 -10.35否否1762年3月18日15.669.4 +14.56否否1782年11月5日271.144.6 +44.91是否1802年7月16日157.739.5 +41.32是否1821年6月18日27.172.9 -62.93是否1842年1月26日281.132.3 -27.14否1861年10月20日170.247.4 -39.55是否1881年4月17日33.074.5 +3.86否否1901年11月28日285.426.5 +38.31是否1921年9月8日177.358.3 +11.12否否1940年8月6日45.271.4 -89.83是是1940年10月21日41.174.1 -165.73是1941年2月14日39.977.4 +73.33是1961年2月18日295.713.8 -34.54否1981年1月1日189.863.7 -91.45是是1981年3月6日188.363.3 -155.95是1981年7月25日185.367.6 +62.75是2000年5月28日52.668.9 -14.66否否2020年12月21日300.36.1 +30.21否2040年11月4日197.872.8 -24.62否2060年4月8日59.667.5 +41.73是否2080年3月15日310.86.0 -43.74是否2100年9月18日204.162.5 +29.55否2119年7月15日 +73.257.5 -37.86是否2140年1月14日315.114.5 +22.71否2159年2月20日215.371.2 -50.32是否2179年5月28日80.649.5 +16.13否否2199年4月8日325.625.2 -50.04是否2219年11月1日221.763.1 +6.85否否2238年9月6日93.239.3 -67.66是是2239年1月12日90.247.5 +161.36是2239年3月22日88.445.3 +89.96是2259年2月2日329.633.3 +19.61否2279年2月5日231.969.9 -80.32是是2279年5月7日229.973.8 -172.62是2279年8月31日227.274.9 +73.32是2298年7月12日100.628.3 -6.03否否2318年4月26日339.841.8 -51.84是否2338年12月1日237.366.3 -7.45否否2358年5月22日107.518.5 +50.76是否2378年2月18日343.750.5 +19.41否否2398年10月2日240.765.9 +58.22是否

 著名的大合相 
+由公元1年至3000年之间所有小于9.95角分的近距离大合相以及其他知名大合相列表。（注：1582年之前的日期为儒略历，之后的日期为格里高利历）日期黄经（J2000参考坐标)距离（角分）可见度注：由于极昼或极夜的原因，两极周围总会有至少一小块区域看不到合相。如果两个半球的绝大部分地区都能轻易观测到合相，下方列表会省略这一点注释公元前1793年3月1日153.4°1.3黄昏史前时代到公元46世纪间距离最近的合相。三重合相的一部分。公元前424年12月28日322.8°1.5黄昏，难以看见372年3月6日316.6°1.9清晨公元前三千年距离最近的合相。431年12月31日320.6°6.2清晨，难以看见709年9月13日130.8°8.3清晨三重合相的一部分769年7月22日137.8°4.3离太阳过近而难以看见1166年12月11日303.3°2.1黄昏，难以看见1226年3月4日313.8°2.1清晨1563年8月25日125.3°6.8清晨1623年7月16日131.9°5.2黄昏，难以看见（特别是北半球）2020年12月21日300.3°6.1黄昏，在北方高纬度地区很难看见，在南极也看不见（由于角度和极昼）2080年3月15日310.8°6.0清晨，在北方中到高纬度地区很难看见2417年8月24日119.6°5.4清晨，部分南半球和北极地区难以或无法看见2477年7月6日126.2°6.3黄昏，南半球更容易看见2874年12月25日297.1°2.3黄昏，南极洲因极昼而无法观看2934年3月19日307.6°9.3清晨4523年3月8日287.8°1.0清晨，由于过于靠近地平线和/或极昼的原因，在北方高纬度和南极地区难以或无法看见在近14,400年（一籮世纪）的时间内距离最近的合相。

 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 
缩略图|2020年大合相前后木星与土星的距离
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 

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