你盯着一张太阳投影照片，边缘忽然多出一个小黑点。它不像镜头灰尘，会随着太阳自转慢慢移动，几个小时后消失。这个黑点可能是一颗行星正从太阳与地球之间穿过——一次凌日。几百年前，正是这种黑点，让人类第一次量出太阳系有多大。
一句话：凌日就是“天体从你和光源之间走过”
凌日指一个天体从观测者与另一个天体之间经过，遮住后者一小部分光。你可以把它想成厨房里有人从你和灶台灯之间走过：灯没灭，但你在墙上看到一块暗影。只有行星轨道面几乎侧对我们时，才会发生这种“擦边而过”。水星和金星会从日面前经过；月球挡住太阳通常叫日食，因为月球视直径和太阳差不多，遮得太狠。
黑点不大，信息不少
金星从太阳前面经过有个奇特节奏：一对相隔约8年，然后要等约105.5年或121.5年才出现下一对。最近一对是2004年和2012年，下一对在2117年和2125年。水星从日面前经过更常见，每世纪约13到14次。18世纪的天文学家追着金星跑遍全球，用不同地点的观测时间差推算日地距离，这是这类黑点第一次成为“尺子”。从地球看，水星经过时那颗黑点直径不到太阳视直径的百分之一；太阳若是篮球，水星黑点小得就像篮球上的一粒芝麻。
系外行星的“影子法”
当一颗行星绕到恒星前面，恒星亮度会轻微下降。下降幅度约等于（行星半径÷恒星半径）的平方。木星大小的行星绕过太阳大小的恒星，亮度约降1%；地球大小的行星只降约0.008%。开普勒望远镜能测到百万分之几十的亮度变化，相当于盯着一盏路灯，看一只飞虫掠过时灯光暗了一瞬。1999年，天文学家观测到HD 209458b的凌日，证实了这类信号可用于研究系外行星。亮度曲线给出行星半径和轨道周期，再结合径向速度给质量，就能估计密度。理论预言，透射光谱能在行星掠过恒星时“筛”出大气成分；哈勃和韦布对部分行星已取得光谱，但恒星黑子和活动也能制造类似信号，部分大气成分的解释目前尚无定论，需要更多观测确认。
为什么一个黑点值得等
凌日把看不见的行星变成可测量的影子，也把遥远的太阳系尺度变成可计算的几何题。它不靠“看见”行星，而靠行星挡住的那一点点光。下次水星再爬过太阳时，别用裸眼直视，必须用合格滤光设备或投影法观测。那个黑点只是巧合，还是宇宙给观测者留下的一把尺子？
延伸阅读
- Joshua N. Winn，《The Little Book of Exoplanets》，Princeton University Press，2023。
- 纪录片《宇宙时空之旅：未知世界》（Cosmos: Possible Worlds，2020）。
- NASA Exoplanet Exploration 网站：exoplanets.nasa.gov。