木星合土星

以地球為中心看，木星與土星的赤經或黃經相同時，被稱為“木星合土星”。在天體發生合事件時，往往是兩個天體在夜空中看起來最接近的時刻，也是拍攝的最佳時機。

木星和土星這兩個行星之間的合一般被稱為大合（Great conjunction），亦稱木土相合或土木相合。 木星公轉軌道周期大約11.9年，土星公轉軌道周期為29.5年，木星和土星平均每隔19.86年發生一次合，看上去像是木星在天球運動上“趕超”土星一樣。2020年12月21日的木土相合為1623年以來最接近的一次，下一次這么接近需要等到60年後的2080年3月15日。

2020年12月21日的這次木土相合觀測條件較好，可以在日落後的一段時間內觀測，土星和木星之間的角距將只有6.1角分（0.1度）。木星和土星在天球上移動的速度較慢，在前後一個月內，每天日落後都可以在西南方向找到它們。

基本介紹

• 中文名：木星合土星
• 外文名：Great Conjunction 
  The conjunction of Jupiter and Saturn
• 別名：大合、木土相合
• 間隔時間：19.86年

行星相合原理

兩個行星運行到同一赤經或黃經上，這一天象叫行星相合。由於木星的軌道靠內，土星的軌道靠外，木星更接近地球，因此木星在夜空中的視運動速度快於土星，就會發生木星合土星這一天文現象。

兩顆行星A與B在同一平面上圍繞同一中心O勻速旋轉，其軌道半長軸分別為r1與r2，繞行一周的時間分別為t1與t2（單位為地球日），如上圖所示。這兩顆行星的運動速度（以每日轉過的角度來衡量）為v1=360/t1以及v2=360/t2。如果它們的運動速度不同，那么在某一點處中心O會與兩顆行星暫時位於一條直線之上，例如圖中所示的OP這條線。

行星相合原理示意圖

在1596年出版的著作《宇宙的奧秘》（Mysterium Cosmographicum）中，天文學家約翰內斯·克卜勒就曾探討過這兩顆巨行星相合對地球的意義，兩顆巨行星的光芒非常耀眼，以至於克卜勒賦予其“大合”（the Great Conjunction）的專指名稱。木星與土星這兩顆氣態巨行星，以接近正圓的軌道圍繞太陽旋轉，軌道半長軸分別為5.2個天文單位和9.6個天文單位，公轉周期分別為11.862年和29.457年，計算出木星與土星的相合周期為19.86年。每經過三次木土相合之後，相合點會在黃道帶上前進8.15°

木土相合周期及規律圖，相合點會在黃道帶上前進

觀測

台北時間2020年12月21日21時22分發生木星合土星，木星在土星以南僅0.1度（6角分），太陽以東30度，兩顆行星在同一望遠鏡視野中可見（不需要光學輔助就能彼此區分）。這次事件中國全境都可見，可見時間在傍晚，位置位於日落的西天夜空。此時，這兩個行星位於摩羯座，從中北緯度來看，日落之後一小時，它們在西南地平線上方低空可見，行星的高度小於15°。當木星和土星赤道經度重合後5個多小時，它們再次發生黃道經度的重合。2020年的大合是自1226年以來最接近的木土相合，下一次這么接近要等到60年後2080年3月15日。

約翰內斯·克卜勒（Johannes Kepler）在研究1603年的大合（木土相合）時，認為《新約·馬太福音》第二章伯利恆之星指的就是木土相合。他計算出木星和土星的三重相合發生於公元前7年（天文計年為-6）。三重相合是木星和土星接近或處在沖（相對於太陽，與地球同側）位置上先後發生的三次相合。因為這時從軌道內側的地球上來看，木星和土星軌道存在顯著的逆行，它們在幾個月內的三次在赤道經度（或黃道經度）中發生重合。上一次三重相合發生在1981年，下一次三重相合發生在2239年。

2000年5月28日的大合兩顆行星距離太陽太近，距角在太陽以西16.9°（5月31日赤經重合）或14.9°（5月28日黃經重合）處。行星僅在日出之前短暫的升起，隨後就被淹沒在強烈的陽光中。如果沒有光學輔助手段，普通人很難觀測到這一事件。

1623年7月16日的大合，木星與土星的角距僅有5.2角分，比2020年的大合更近，但因為這次大合與太陽距離太近（距角僅為12.9°）無法觀測。因此，很多國內外媒體會從觀測角度忽略1623年的這次大合，稱2020年的大合是1226年3月4日（角距2.1角分）以來最近的一次，以至於我們會看到類似”2020年木土相合是800年來最近的一次“這種不科學的說法。

雖然2040年11月5日的大合平平無奇，木星合土星之間角距為1°14'，是2020年大合的12倍以上，但在2041年4月16日前後會發生木星、土星、角宿一三星合滿月的壯觀天象。2080年3月15日的大合，木星和土星的角距僅有6.0角分，將比2020年還要更近一點，而且與太陽的距角為43.7°，非常適合觀測。公元372年3月6日的發生的大合是從公元前423年到公元4523年間角距最小的，木星合土星之間只有1.9角分。

2041年木星土星角宿一三星合滿月

公元7541年的大合，除了會發生三重相合外，還會發生兩次木星掩土星的掩星事件，是公元前6856年以來的首次。由於數據來源不同，無法計算出久遠未來行星的精確位置，推測出的掩星確切性質也不同。

木星合土星的升級版木星掩土星，會在遙遠的過去和將來發生

木土相合數據

在下面的圖表中，如果土星與太陽的距角小於20°，說明這次木土相合由於靠太陽太近而難以觀測。木土相合參數至少有兩個坐標系。 一組是基於天球赤道坐標， 另一組則是基於黃道坐標，木星與土星黃道坐標間的角距通常更小。木土相合的赤經數據是基於地心的赤道坐標，更加便於觀測，黃經數據是基於日心的黃道坐標，更加符合本質。 請注意，並不是每個觀察者都可以在以下確切時刻看到木土相合，因為太陽落山後，兩個行星不一定都位於地平線上方，或者觀察者的位置處於白天。

2020年木土相合模擬圖，木星與土星在赤道經度上（藍色）重合

2020年木土相合模擬圖，木星與土星在黃道經度上（橙色）重合

複雜的規律

假如木星與土星的運轉時間恰好是12年和30年，那么由此得出的20年相合周期會形成一種整齊而緊密相扣的循環，這種循環會有規律地重複自身。如果我們在這種理想化的場景中追隨土星的位置，那么在兩顆行星的首次相合（S1）之後，第二次發生於其之後運行軌道的三分之二處（S2）。第三次相合發生於土星下一運行周期的三分之一處（S3）。這之後再來一次相合，土星便會返回起點（S4=S1）。三次相合正好與土星的兩次公轉一致，循環會無限持續下去。

理想情況下的木土相合

木星和土星軌道的實際情況卻相當複雜。任意三次相合的循環（克卜勒稱之為三宮組，trigon）中所包含的實際的運行方式使這對行星從其黃道帶起點處往後推了8°左右。因此，正如下圖所示，二者的相合的位置看上去會以C1、C2、C3、C4、C5、C6……的順序沿著黃道帶行進。

實際情況中的木土相合點位移

克卜勒構想了一種整齊而緊密相扣的循環。如果每60年相合的循環越過上次循環出發點的距離是9°而非8°，那么一個涵蓋40次相合的模式可以完整地填滿黃道帶的圓周（40×9=360）。這樣，一系列相合（可能三次或四次，每兩次之間相隔60年）發生於黃道十二宮的每一宮之中。克卜勒在1606年的著作《論新星》（De Stella Nova）一書中描繪了這樣一些相合的序列。在右圖左下角，我們可以看到1623年、1683年及1743年發生於獅子座的三次大合，由三宮組一個頂點的連續的9度移動來表示。在800年的時間裡（或40個20年），這兩個巨行星在每一個占星宮位中發生三至四次相合。一個人在其一生中可能至少會見到三次大合，其中每一次都由三宮組的三個不同頂點代表，例如1623年、1643年及1663年的三次大合。克卜勒添加的1°很難被人注意到，每20年1°的誤差會造成每60年3°的誤差，而且它們出現於三宮組的不同頂點之上（這意味著每次都是完全不同的占星宮位）。

左圖為60年間三次相合點連線，右圖為三宮組（Trigon）

占星學意義

在西方占星學傳統中，大合自中世紀以來便被看作一種具有特殊意義的天象。在中世紀晚期和文藝復興時期，大合是第谷·布拉赫（Tycho Brahe）和約翰內斯·克卜勒（Johannes Kepler）時代大多數天文學家的話題，此外還包括羅傑·培根（Roger Bacon）和皮埃爾·戴利（Pierre d'Ailly）等學術思想家，但丁·阿利吉耶里（Dante Alighieri）和威廉·莎士比亞（William Shakespeare）等作家在大眾文學作品中也有提及。這種關注可以追溯到阿拉伯語書籍的歐洲拉丁文譯本，最著名的是《論大合》（De magnis coniunctionibus）一書，翻譯自阿拉伯學者阿布·瑪沙爾（Abu Ma'shar）關於行星相合的著作《諸宗教與王朝之書》。甚至可以追溯至8世紀的巴格達，以及伊朗的薩珊王朝時期（3-7世紀）。

把連續發生的相合點在軌道上排列出來，可以發現每次相距約120°，從外觀上看，它們的連線構成了三角形圖案。以大約60年左右為周期，每經歷三個相合點後，第四個相合點就返回到第一個附近。觀測顯示，這些回歸點相對於第一個相合點偏移了8°。相繼的三個相合點可以確定一組黃道星座（三個），占星學意義上黃道十二星座均分黃道（每個占據30°），所以在同一組黃道星座中出現的回歸點不會超過四個（回歸點偏移最多三次）。每四組三角形圖案，占星家賦予古希臘四元素（火、風、水、地）中一種的意義，這種概念被稱之為四個三位一體（Triplicity）或三宮組（Trigon）。每隔大約200年（10到12次大合），相合點進入一個新的三宮組中（也進入新的一組黃道星座），意義就變得非常重要。每隔大約800年（40次到41次大合），在相合點遍歷所有四個三宮組之後，新一輪循環的開始則被賦予更加重大的意義。

克卜勒在《論新星》中為木土相合手繪的三宮組（Trigon）

最早的時候，一個三宮組（Trigon）被認為可以持續240年，而整個大周期則可以持續960年。但後來阿方索星表（Alphonsine tables）提供了更正確的估算。儘管周期起點計算不準確且存在一些分歧，公眾認為這類天象代表了重大意義，這種觀念催生了一大批出版物，直至16世紀末一直穩定增長。1583年的大合是水元素三宮組（Watery trigon）中的最後一個，因此人們普遍認為它預示了世界末日般的巨變。從教廷1586年頒布了反對占卜的教皇詔書，到1603年相合點進入新的三宮組，期間並沒有發生任何真正重大的事件，公眾對此的興趣便迅速消失了。