Великое соединение — это соединение планет Юпитера и Сатурна , когда две планеты оказываются ближе всего друг к другу на небе. Великие соединения происходят примерно каждые 20 лет, когда Юпитер «обгоняет» Сатурн по своей орбите . Они называются «великими» за то, что являются самыми редкими соединениями между планетами, видимыми невооруженным глазом [1] (т. е. за исключением Урана и Нептуна ).
Расстояние между планетами меняется от соединения к соединению, при этом большинство событий составляют от 0,5 до 1,3 градуса (от 30 до 78 угловых минут , или от 1 до 2,5 ширины полной Луны ). Очень близкие соединения случаются гораздо реже (хотя максимум в 1,3° все еще близок по стандартам внутренних планет ): разделения менее чем на 10 угловых минут случались только четыре раза с 1200 года, последний раз в 2020 году. [2]
Великие соединения привлекали значительное внимание в прошлом как предзнаменования. В позднем Средневековье и в эпоху Возрождения они были темой, затронутой донаучными и переходными астрономами-астрологами периода вплоть до времен Тихо Браге и Иоганна Кеплера , схоластическими мыслителями, такими как Роджер Бэкон [3] и Пьер д'Айи , [4] и они упоминаются в популярных и литературных произведениях таких авторов, как Данте [5], Лопе де Вега [6] и Шекспир . [7] Этот интерес прослеживается в Европе в переводах арабских текстов, особенно в книге Альбумасара о соединениях. [ 8]
Скопления нескольких планет считались еще более значительными. Китайцы, по-видимому, помнили скопление всех пяти планет в 1953 г. до н. э. и отметили скопление всех, кроме Венеры, в 1576 г. до н. э. и всех пяти в 1059 г. до н. э. Они были связаны в китайской мысли с основанием первых трех исторических династий, династии Ся , династии Шан и династии Чжоу . Интервалы, задействованные в 377,8 лет (19 интервалов великого соединения) и 516,4 лет (26 интервалов великого соединения), возвращают Марс примерно в то же положение. Дальнейшие повторения 516-летнего периода приводят к скоплению в 1524 г. н. э., считавшемуся зловещим в Европе во времена Радикальной Реформации , и предстоящему скоплению в сентябре 2040 г., которое снова будет включать все пять планет, в диапазоне долготы менее 7°. [9] [10]
В среднем, сезоны великих соединений происходят каждые 19,859 юлианских лет (каждый из которых составляет 365,25 дней). Это число можно рассчитать по формуле синодического периода
где J и S — орбитальные периоды Юпитера (4332,59 дня) и Сатурна (10759,22 дня) соответственно. [2] Это примерно на 52 дня меньше 20 лет, но на практике размер орбиты Земли может привести к повторению великих соединений в любое время между 18 годами 10 месяцами и 20 годами 8 месяцами после предыдущего. (См. таблицу ниже.) Поскольку эквивалентные периоды других пар планет, наблюдаемых невооруженным глазом, составляют менее 900 дней, это делает великие соединения самыми редкими.
Иногда бывает больше одного великого соединения в сезон, что случается всякий раз, когда они достаточно близки к противостоянию : это называется тройным соединением (что не является исключительным для великих соединений). В этом сценарии Юпитер и Сатурн будут занимать одно и то же прямое восхождение в трех случаях или одну и ту же эклиптическую долготу в трех случаях, в зависимости от того, какое определение «соединения» используется (это происходит из-за кажущегося ретроградного движения и происходит в течение нескольких месяцев). Последнее тройное соединение произошло в 1980–81 [11] , а следующее будет в 2238–39.
Последнее великое соединение произошло 21 декабря 2020 года, а следующее произойдет 4 ноября 2040 года. Во время великого соединения 2020 года две планеты были разделены на небе 6 угловыми минутами в их самой близкой точке, что было самым близким расстоянием между двумя планетами с 1623 года. [12] Такая близость является результатом соединения, происходящего вблизи одной из двух долгот , где две орбиты кажутся пересекающимися, если смотреть с Солнца (которое имеет точку обзора, похожую на земную).
Поскольку 19,859 лет равно 1,674 орбитам Юпитера и 0,674 орбитам Сатурна, три из этих периодов приближаются к целому числу оборотов. Поскольку последовательные великие соединения происходят на расстоянии около 120° друг от друга, их появления образуют треугольную схему. В серии каждое третье соединение возвращается примерно через 60 лет в окрестности первого. Эти возвращения, как наблюдается, смещены примерно на 8° относительно неподвижных звезд, поэтому не более четырех из них происходят в одном и том же зодиакальном созвездии. Обычно соединения происходят в одном из следующих триплицитетов или тригонов зодиакальных созвездий:
Примерно через 220 лет картина смещается к следующему тригону, а примерно через 800 или 900 лет возвращается к первому тригону. [13]
Три вершины треугольника вращаются в том же направлении, что и планеты, со скоростью примерно одной шестой оборота за четыре столетия, создавая таким образом особенно близкие соединения примерно в четырехвековом цикле. В настоящее время долготы близких великих соединений составляют около 307,4 и 127,4 градуса в Козероге и Раке соответственно.
В астрологии каждому треугольному образцу приписывался один из четырех элементов . Особое значение придавалось возникновению великого соединения в новом тригоне, которое обязательно должно произойти максимум через 240 лет. [14] Еще большее значение придавалось началу нового цикла после посещения всех четырех тригонов. Средневековые астрологи обычно указывали 960 лет в качестве продолжительности полного цикла, возможно, потому, что в некоторых случаях требовалось 240 лет, чтобы перейти от одного тригона к другому. [14] Если цикл определяется тем, когда соединения возвращаются к тому же прямому восхождению, а не к тому же созвездию, то из-за осевой прецессии цикл составляет менее 800 лет. [15] Использование таблиц Альфонсина , по-видимому, привело к использованию прецессирующих знаков, и Кеплер дал значение 794 года (40 соединений). [14] [5]
Несмотря на математические ошибки и некоторые разногласия среди астрологов о том, когда начинались тригоны , вера в значимость таких событий породила поток публикаций, который неуклонно рос до конца XVI века. Поскольку великое соединение 1583 года было последним в водном тригоне, широко предполагалось, что оно предвещает апокалиптические изменения; папская булла против гадания была выпущена в 1586 году, но поскольку ничего существенного не произошло к пугающему событию 1603 года, общественный интерес быстро угас. К началу следующего тригона современный научный консенсус осудил астрологию как лженауку, и астрономы больше не воспринимали планетарные выравнивания как предзнаменования. [16] Однако в 1962 году, когда все пять планет образовали скопление шириной 17°, возникло значительное беспокойство. [17]
Плоскость орбиты Сатурна наклонена на 2,485 градуса относительно плоскости орбиты Земли, а плоскость орбиты Юпитера наклонена на 1,303 градуса. Восходящие узлы обеих планет похожи (100,6 градуса для Юпитера и 113,7 градуса для Сатурна), что означает, что если Сатурн находится выше или ниже плоскости орбиты Земли, то Юпитер обычно тоже. Поскольку эти узлы выровнены так хорошо, можно было бы ожидать, что ни одно самое близкое сближение никогда не будет намного хуже, чем разница между двумя наклонами. Действительно, между годом 1 и 3000 максимальные расстояния соединения составляли 1,3 градуса в 1306 и 1940 годах. Соединения в обоих годах происходили, когда планеты были максимально наклонены из плоскости: долгота 206 градусов (следовательно, выше плоскости) в 1306 году и долгота 39 градусов (следовательно, ниже плоскости) в 1940 году. [2]
В следующей таблице [2] подробно описаны великие соединения между 1200 и 2400 годами. Даты указаны для соединений по прямому восхождению (даты соединений по эклиптической долготе могут отличаться на несколько дней). Даты до 1582 года указаны в юлианском календаре , а даты после 1582 года — в григорианском календаре .
Долгота отсчитывается против часовой стрелки от местоположения первой точки Овна (место мартовского равноденствия) в эпоху J2000 . Эта невращающаяся система координат не движется вместе с прецессией земных осей , поэтому подходит для расчетов местоположения звезд. (В астрометрии широта и долгота основаны на эклиптике, которая представляет собой орбиту Земли , продленную к Солнцу и против Солнца до бесконечности.) Другая распространенная система координат соединения отсчитывается против часовой стрелки по прямому восхождению от первой точки Овна и основана на земном экваторе и меридиане точки равноденствия, оба продленных до бесконечности; эклиптические разделения обычно меньше.
Расстояние — это угловое расстояние между планетами в шестидесятых долях градуса ( минутах дуги ), а элонгация — это угловое расстояние от Солнца в градусах. Элонгация между −20 и +20 градусами указывает на то, что Солнце находится достаточно близко к соединению, чтобы его было трудно или невозможно увидеть, иногда труднее на некоторых географических широтах и менее трудно в других местах. Обратите внимание, что точный момент соединения не может быть виден везде, так как он находится ниже горизонта или в некоторых местах это день, но место на Земле влияет на минимальное расстояние меньше, чем если бы была вовлечена внутренняя планета . Отрицательные элонгации указывают, что планета находится к западу от Солнца (видна на утреннем небе), тогда как положительные элонгации указывают, что планета находится к востоку от Солнца (видна на вечернем небе).
Серия великих соединений примерно аналогична серии сароса для солнечных затмений (которые являются соединениями Солнца и Луны). Соединения в определенной серии происходят с интервалом около 119,16 лет. Причина, по которой это происходит каждые шесть соединений, а не каждые три, заключается в том, что 119,16 лет ближе к целому числу лет, чем 119.16/2 = 59,58, поэтому Земля будет ближе к тому же положению на своей орбите, а соединения будут казаться более похожими. Все серии будут иметь прогрессии, где соединения постепенно смещаются от видимых только перед восходом солнца к видимым в течение ночи, затем к видимым только после захода солнца и, наконец, снова возвращаются к утреннему небу. Местоположение на небе каждого соединения в серии должно увеличиваться по долготе в среднем на 16,3 градуса, совершая один полный цикл относительно звезд в среднем каждые 2634 года. Если вместо этого мы используем условность измерения долготы на восток от Первой точки Овна, мы должны иметь в виду, что равноденствие совершается один раз каждые 25 772 года , поэтому долготы, измеренные таким образом, увеличиваются немного быстрее, и эти числа становятся 17,95 градуса и 2390 лет.
Соединение может быть членом тройного соединения . В тройном соединении ряд не продвигается на единицу каждое событие, так как созвездие и год одинаковы или близки к ним, это единственный случай, когда большие соединения могут быть менее чем в 20 лет друг от друга. [2]
При изучении великого соединения 1603 года Иоганн Кеплер думал, что Вифлеемская звезда могла быть проявлением великого соединения. Он вычислил, что тройное соединение Юпитера и Сатурна произошло в 7 г. до н. э. (−6, используя астрономическую нумерацию лет ); [18] [19]
Астрономы из Краковской академии ( Ян Мусцениус , Станислав Якобеюш, Николаус Шадек, Петрус Пробошович и другие) наблюдали великое соединение 1563 года, чтобы сравнить таблицы Альфонса (основанные на геоцентрической модели ) с таблицами Прута (основанными на гелиоцентризме Коперника ). В таблицах Прута астрономы обнаружили, что Юпитер и Сатурн расположены так близко друг к другу, что Юпитер покрывал Сатурн [20] (реальное угловое разделение составляло 6,8 минут 25 августа 1563 года [2] ). Таблицы Альфонса предполагали, что соединение должно наблюдаться в другой день, но в день, указанный таблицами Альфонса, угловое разделение составляло целых 141 минуту. Краковские профессора предложили следовать более точным предсказаниям Коперника, и между 1578 и 1580 годами Валентин Фонтани трижды читал лекции о гелиоцентризме Коперника. [20]
Это соединение также наблюдал Тихо Браге , который заметил, что таблицы Коперника и Птолемея, используемые для предсказания соединения, были неточными. Это привело его к пониманию того, что прогресс в астрономии требует систематических, строгих наблюдений, ночь за ночью, с использованием самых точных инструментов, которые только можно было получить. [21]
Великое соединение 2020 года было самым близким с 1623 года [12] [2] и восьмым по близости за первые три тысячелетия нашей эры, с минимальным расстоянием между двумя планетами в 6,1 угловых минут . [2] Это великое соединение также было самым легко видимым близким соединением с 1226 года (поскольку предыдущие близкие соединения в 1563 и 1623 годах были ближе к Солнцу и, следовательно, их было труднее увидеть). [22] Оно произошло через семь недель после гелиоцентрического соединения, когда Юпитер и Сатурн разделяли одну и ту же гелиоцентрическую долготу. [23]
Ближайшее разделение произошло 21 декабря в 18:20 UTC, [11] когда Юпитер находился на 0,1° южнее Сатурна и на 30° восточнее Солнца. Это означало, что обе планеты появились вместе в поле зрения большинства малых и средних телескопов (хотя они были различимы друг от друга без оптической помощи). [24] Во время самого близкого сближения обе планеты казались двойным объектом для невооруженного глаза. [22] Из средних северных широт планеты были видны через час после захода Солнца на высоте менее 15° над юго-западным горизонтом в созвездии Козерога . [25] [26]
Соединение привлекло значительное внимание средств массовой информации, а новостные источники назвали его «Рождественской звездой» из-за близости даты соединения к Рождеству , а также из-за того, что великое соединение является одним из предполагаемых объяснений библейской Вифлеемской звезды . [27]
Помимо тройного соединения, ожидается, что великое соединение 7541 года будет включать два покрытия : одно частичное 16 февраля и одно полное 17 июня. [11] Для наложения требуется разделение менее чем примерно 0,4 угловых минут. Это будет первое покрытие между двумя планетами с 6857 г. до н. э. и единственный случай двух покрытий в течение одного года за, возможно, миллион лет. [28] [2]
