无踪也无影的土星光环

今天（2025-03-23）地球穿越了土星光环面，严格来说在那一瞬间，从地心望向土星，土星菲薄的光环正好侧对地球，视觉上“消失”了。不那么严格地说，大体从地球表面各地在这一瞬间的前后几天，土星光环都很难看到。

从土星的视角来看，所谓的“环面穿越”其实就是地球穿过土星赤道面（光环面），有一个瞬间地球正好位于这一平面，光环看起来就消失了。不过，地球穿越环面的瞬间太阳却往往离环面有距离，也就是说土星环面并没有严格侧对太阳，太阳还是能在土星表面投下光环的影子。比如今天这次，阳光与土星环面的夹角有39角分。这次观测条件不好，如果有人在大望远镜中看，能看到土星赤道附近的一细条黑影。

那么有没有可能某个瞬间土星光环不但自身“无踪”，而且也“无影”呢？这就要求环面穿越正好发生在土星的春秋分时刻。也就是说地球和太阳同时处于土星赤道面上。图二：秋分时刻从土星望向太阳的侧视图。地球公转轨道面与土星公转轨道面有个小小的夹角，所以从土星上看去，地球轨道的侧影大致是个狭长的小椭圆。春秋分时刻太阳正好在土星赤道面上，而地球也要如此的话，就必须位于两个交点之一。对年龄不是无限的太阳系来说，地球不可能绝对精准地恰好这个时刻在这两个点之一，只能有很接近的时候。从数学上来说，土星光环无踪又无影不是不可能，但概率为零。

但是，上面是把地球当作地心一个质点考虑的。实际上地球是个球，尽管是非常非常小的一个球。土星春秋分时刻，如果地球离两个交点距离不超过几千公里，即两个时间点相差不超过几分钟的话，那么地球球面上将有一条线，线上会出现无踪又无影的土星光环。土星每公转一周，地球约转29.46圈，土星上春分、秋分各一次机会，遇到严格无踪无影土星环的概率大约是几十万年一次。

最近一次相当接近、观测条件又不错的是1980年3月12日的环面穿越，当时土星春分刚过去8.8天，阳光角度仅8‘6“。地球上的望远镜要看到这条极细的影子可不容易。图三是模拟图，不知当时实拍的效果如何？