惑星の視運動と見え方

惑星の位置は、地球から見た惑星の方向を、はるか遠くの恒星の並びに重ねて決めます。ふだん惑星は恒星を背景に西から東へ動きます（順行）。ところが地球も太陽のまわりを同じ向きに公転しているので、地球から見た惑星の方向は、惑星そのものの動きではなく「地球に対して惑星がどちらへ動いているか（相対的な動き）」で変わります。太陽に近い惑星ほど、1 日に公転する角度（公転周期を $P$ 日とすると $\frac{360^{\circ }}{P}$）も、1 日に進む道のりも大きいので、内側の惑星が外側の惑星を追い越す時期があります。逆行はこの追い越しのころに起こりますが、地球が「追い越す側」か「追い越される側」かは、外惑星と内惑星で逆になります。

外惑星（火星・木星など）の場合、内側の地球が追い越す側です。地球が外惑星を追い越すのは、太陽・地球・外惑星がこの順に一直線に並ぶ「衝」のころで、このとき地球と外惑星は同じ向きに並んで進み、地球のほうが速く進んでいます。地球から見ると外惑星は相対的に後ろへ下がっていくので、地球から外惑星へ向かう視線は、恒星に対してふだんと逆の向き（東から西）に振れます。高速道路で遅い車を追い越すとき、その車が遠くの山を背景に後ろへ下がって見えるのと同じです。これが外惑星の逆行で、衝のころに起こります。

内惑星（水星・金星）の場合、内惑星が追い越す側で、地球は追い越される側です。内惑星が地球を追い越すのは、太陽・内惑星・地球がこの順に一直線に並ぶ「内合」のころで、このとき内惑星は地球と同じ向きに、地球より速く進んでいます。地球から見ると内惑星は相対的に前へ進んでいきますが、地球からは太陽の方向を見ているので、その動きは恒星を背景にすると東から西への動きに見えます（外惑星の衝のときとは見ている方向が正反対なので、相対的な動きの向きが逆でも、空の上では同じく東→西になります）。これが内惑星の逆行で、内合のころに起こります。どちらの場合も、追い越しから離れた時期には惑星の公転による動きが勝って順行し、順行と逆行が入れかわる境目では、惑星が恒星の間で止まって見えます。これが留です。

位置関係の用語は、地球から見た太陽と惑星の方向の関係で決まります。惑星が太陽と同じ方向にあるのが合（内惑星では、太陽の手前の内合と太陽の向こうの外合がある）、外惑星が太陽と正反対の方向にあるのが衝です。内惑星は地球より内側を回るので、地球から見て太陽から一定の角度以上は離れられません。最も離れたときが最大離角で、太陽の東側に離れるのが東方最大離角、西側に離れるのが西方最大離角です。太陽の東側にある内惑星は、太陽が西に沈んだ後も西の空に残るので夕方に見え（よいの明星）、西側にある内惑星は太陽より先に東から昇るので明け方に見えます（明けの明星）。どちらの場合も太陽から離れられないので、内惑星は真夜中には見えません。また、地球と惑星の位置関係が再び同じになるまでの時間が会合周期 $S$ で、地球の公転周期を $E$、惑星の公転周期を $P$ とすると、1 日あたりの公転角度の差が積み重なって $360^{\circ }$ になるまでの時間なので $\frac{1}{S}=\left|\frac{1}{P}-\frac{1}{E}\right|$ を満たします。