顺行和逆行

顺行在天文学中通常是物体在与其主体，即中心物体的旋转方向相同的方向上进行的轨道或旋转运动。它还可以描述物体旋转轴的其他运动，例如进动或章动。

逆行是在与主体旋转方向相反之方向上的运动（参见右图）。然而，如果这样描述，顺行和逆行也可以指主物件以外的物件，旋转方向由惯性参考系决定，例如遥远的恒星。

在太阳系中，除了许多彗星和少数遥远的天体之外，所有行星和矮行星以及大多数太阳系小天体的轨道，都是顺行的。它们绕太阳运行的方向与太阳绕其轴旋转的方向相同，从太阳北极上方观察时，轴线是逆时针方向。除了金星和天王星之外，行星绕其轴的自转也是顺行的。大多数 天然卫星围绕其行星的轨道也都是顺行轨道。天王星的顺行卫星沿天王星自转的方向运行，即与太阳逆行。几乎所有的规则卫星都是潮汐锁定的，因此具有顺行自转。逆行卫星通常距离其行星小而远，但海王星的卫星崔顿却又大又近。所有逆行卫星都被认为在被行星小行星捕获之前是单独形成的。

地球上的大多数低倾角人造卫星都被放置在顺行轨道上，因为在这种情况下到达轨道所需的推进剂较少。

## 顺行

“顺行”的英文为 direct 或 prograde。前者是天文学传统的名词，后者于1963年首次出现于一篇与天文相关的专业文章（J. Geophys. Res. 68, 4979）。

## 逆行

“逆行”的英文为 retrograde，源于拉丁文 retrogradus，意为“后退的步伐”。词缀 retro- 义为“后退”。gradi 意为“步伐”或“前进”。Retrograde 是形容词，描述天体在夜空的群星和月球之间向后退行的路径。“逆行的水星”是将这当成形容词的一个好例子。逆行也可以是个动词，是在黄道带（月球在天空中跨越恒星的路径）的正常轨道上定义行星后退（由东向西）的运动。

虽然在我们观察夜空时，有时会将行星误认为恒星，但行星在群星之间的位置确实是夜复一夜的在改变，被观察到在恒星间的顺行和逆行，好像是绕着地球的。在公元150年的古希腊天文学家托勒密相信地球是太阳系的中心，但依然使用顺行和逆行这个名词来描述行星在天空中相对于背景恒星的运动。虽然，我们现在知道行星是绕着太阳公转的，我们还是用相同的名词来描述从地球看到的行星在星空中的运动。像太阳一样，行星也是从东方升起，在西方落下。行星在天空中相对于恒星向东的运动，称为顺行；当行星在天空中相对于恒星向西（相反的方向）运动，称为逆行。

## 视逆行运动

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当我们观测天空，太阳、月球和恒星都是由东向西运行，这是因为地球的自转（称为周日运动）是由西向东的。但是轨道者，像是航天飞机和许多的人造卫星，都是由西向东运行的。这是顺行的卫星（它们环绕地球的方向确实和月球相同），但是它们绕行地球的速度比地球本身的自转快，因此看上去是向着与月球相反的方向运行。火星的天然卫星火卫一也有相似的轨道，从火星的表面上看，也是向着与地球的卫星（月球）相反的方向运行的。即使佛博斯和月球都是顺行轨道，但是佛博斯的轨道周期短于一个火星日，而月球的轨道周期（一个月）比地球的一天要长。也有极少数的人造卫星会以真实的退行轨道绕着地球运转，看起来就是向西运行的，与月球的运动方向一致。

从地球上观察，行星在天空中运行的路径会周期性的改变运动的方向。虽然所有的恒星和行星，在回应地球自转的基础下，看起来每夜都是由东向西运行的，但是在外侧的行星常都会相对于恒星缓缓的由西向东移动。这种运动是行星的正常运动，因此被认为是顺行。但是，因为地球的轨道周期短于外侧行星的轨道周期，因此会周期性的超越外侧的行星，就像一辆速度较快的车在多条车道的高速公路上一样。当发生这种情况时，原本向东运行的行星会先停下，然后后退向西运行，之后当地球在轨道上超越行星之后，看起来又恢复正常由西向东的运动。内侧的水星和金星也会在相同的机制下呈现逆行的运动，然而它们的退行周期也和太阳的会合周期结合在一起。解释视退行运动的机制是和外行星一样的，小行星和开普带天体（包括冥王星）都有展现出视退行运动。

有趣的是，伽利略在1612年12月28日的描绘图中显示首度观测到海王星，在1613年1月27日又再度观测到。在这两次的机会中，海王星与木星在合的位置上，但因为位置的改变很小，以致伽利略没有辨认出他是一颗行星，因此不能认定伽利略是海王星的发现者。在1612年12月，海王星在天空中是停滞不动的，因为它正要转变成逆行的运动，这是当地球要超越一颗外行星之前，产生的视退行运动。因为海王星只是刚要开始年度内的退行运动，它的运动量实在是太小了，因此伽利略的小望远镜看不出它的位置改变。

距离越远，逆行的频率(每多少年发生逆行)和天数（逆行的期间）越高：

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

顺行和逆行的变化周期也是行星的会合周期。

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这些视逆行令古代的天文学家非常困惑，而这也是这种天体被称为行星的一个原因：行星这个名词在希腊的原义是漫游者。在以地心说为中心的太阳系，是利用行星在周转圆上的运动来解释。直到哥白尼的时期之前，都因无法解释而被视为一种幻觉。随附的星图是2003年火星以宝瓶座为背景逆形的路径。

## 例子

在太阳系内一些逆行的明显例子：

- 金星的自转是缓慢的逆行转动。
- 木星的卫星，木卫十二、木卫十一、木卫八和木卫九都以逆行轨道绕行木星。
- 土卫九以逆行的方式环绕土星，并且被认为是被捕获的古柏带天体。
- 海卫一以逆行轨道环绕海王星，也被认为是从古柏带中捕获的天体。
- 天王星的自转轴倾斜98°，接近90°，也可以用不同的观点解释为是逆行的方向自转。

## 太阳

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太阳绕着质心的公转经常在顺行和逆行之间变化。这是因为太阳系的质心经常改变，导致太阳并不会有一个稳定的质心公转。

## 星系

### 卫星星系

星系团中的星系合并会导致星系的一部分被抽出，并成为合并星系的卫星星系。一个名为“Complex H”的小星系，就是绕着银河系逆行公转。

### 突起部分的逆行

部分星系有着一个突起的部分，并且是逆行公转的。NGC 7331就拥有一个逆行公转的突起部分。

### 中央的大质量致密星

一个星系的中央都至少会有一个超大质量的致密星。该致密星是逆行自转的，而科学家现在仍然在研究该致密星的自转和星系形成的关系。

## 进阶读物

- Retrograde-rotating exoplanets experience obliquity excitations in an eccentricity-enabled resonance , Steven M. Kreyche, Jason W. Barnes, Billy L. Quarles, Jack J. Lissauer, John E. Chambers, Matthew M. Hedman, 30 Mar 2020
- How large is the retrograde annual wobble? , N. E. King, Duncan Carr Agnew, 1991.
- Dynamical Effects on the Habitable Zone for Earth-like Exomoons , Duncan Forgan, David Kipping, 16 April 2013
- What collisional debris can tell us about galaxies , Pierre-Alain Duc, 10 May 2012
- The Formation and Role of Vortices in Protoplanetary Disks , Patrick Godon, Mario Livio, 22 October 1999

## 外部链接

- NASA: Mars retrograde motion