2018年7月27日火星冲日 15年一遇

哈伯望远镜在2001年火星冲后，拍摄的火星影像，左图可以清楚看见火星的地表，右图则受到火星全球风暴的影响，蒙上一层红色薄纱。影像来源：NASA

火星侦察轨道卫星拍摄的火星卫星：德摩斯。影像来源：NASA

火星侦察轨道卫星拍摄的火星卫星：佛勃斯。影像来源：NASA

（神秘的地球uux.cn报道）据美国国家地理（撰文：李昫岱）：今年的7月27日是火星冲日，火星冲前后是火星最靠近地球的时候，而今年的火星冲又特别靠近地球，是2003年以来最靠近地球的一次，这段时间火星看起来又亮又红，下一次要看见这么近的火星就要等到2035年！

什么是火星冲？

火星是距离地球第二近的行星，仅次于金星。跟金星和木星比起来，火星一般的时候都不是很亮，通常也比土星暗。不过每当「火星冲」，也就是地球位在太阳和火星之间，三个天体排成一直线时，火星会变得非常亮，有时甚至比木星还耀眼！

火星冲差不多就是火星最靠近地球的时候，这个时候的火星看起来特别亮而且大，所以火星冲前后是最适合观看火星的时机。

地球绕太阳公转一圈是1年，火星则是1.9年，地球的公转速度比较快，大约两年两个月会追上火星一次，也就是火星冲大约是两年两个月会发生一次。

每次火星冲时，研究火星的科学家都会很忙，因为这时可以把火星看得最清楚，所以火星上许多重大的发现都是在火星冲时。

卡西尼与惠更斯

卡西尼与惠更斯以研究土星而闻名，不过他们对火星的研究也很有贡献。

1659年火星冲期间，克里斯蒂安．惠更斯（Christiaan Huygens）用望远镜发现并记录火星上有明显的黑色地貌，这个区域后来被称为大瑟提斯（Syrtis Major），这是首次在地球以外发现行星表面的特征。惠更斯以大瑟提斯为基准，量测出火星大约24.5小时自转一圈，这是第一次量测到火星的自转速度，跟现代所量测的值相差不多。

测量火星和地球之间的距离，最适合的时间当然是火星冲的前后。 1672年，巴黎天文台的台长乔凡尼．卡西尼（Giovanni Cassini）希望在火星冲时，用三角视差的方法量测火星的距离。卡西尼派人到南美的法属圭亚那，他自己则留在巴黎，两组人在同一个时间量测火星在天空中的位置。根据两地火星在天空中位置的差异，以及巴黎到圭亚那的距离，卡西尼就可以用简单的三角几何推算出火星的距离，这是人类首次算出火星与地球的距离。

1877年的火星冲

1877年的火星冲发生在9月6日。美国天文学家阿萨夫．霍尔（Asaph Hall）在火星冲之前，使用美国海军天文台66公分折射式望远镜观测火星，他在8月12日和18日发现了火星的两颗卫星。希腊罗马神话中，火星代表着战神，所以这两颗卫星就以战神两位儿子的名字命名：佛勃斯（Phobos）和德摩斯（Deimos）。这两颗卫星都相当小，佛勃斯的大小相当于台北市，而德摩斯则跟基隆市差不多大，如果不是火星冲，加上优良的望远镜，这两颗卫星还真不容易被发现。

1877年的火星冲，让霍尔发现火星的两颗卫星，同一时间欧洲大陆上的义大利天文学家乔凡尼．斯基亚帕雷利（Giovanni Schiaparelli）也用望远镜观察火星。斯基亚帕雷利在火星表面看见一些渠道，他把这些渠道画下来，后来有人把义大利文的渠道（canali）翻译为英文运河（canal），虽然这两个字很像，但是意义却不同。

美国的富商帕西瓦尔．罗威尔（Percival Lowell）受到斯基亚帕雷利的启发，他在亚利桑那州的旗杆镇建立私人的天文台，这个天文台很重要的一个目的是要研究火星。罗威尔在观察研究火星后，认为火星上住着高度文明的火星人，他们挖凿运河用来灌溉农作物。虽然有人质疑罗威尔的发现，但是罗威尔还是坚信他的想法，要如何证明火星上到底有没有火星人呢？

火星探测太空船

火星上有外星人的想法深植人心，一直到1965年美国的水手4号太空船（Mariner 4）飞越火星，人类才首次有机会近距离观测火星。水手4号影像显现火星地表一片荒芜，不但没有火星人，连生命的迹象也没有。

水手4号在1964年11月28日升空，时间是1965年3月9日火星冲前的几个月，刻意选择在火星冲之前发射，是因为这时火星离地球较近，可以用较少的火箭燃料飞抵火星，而且太空船从地球出发到火星时间也比较短。

火星太空探测任务的发射，都是选在火星冲前几个月出发，以最近几年的火星任务为例子，2011年11月发射的好奇号（Curiosity）、2013年11月前往火星的MAVEN、 2016年3月出发的火星微量气体任务卫星（ExoMars Trace Gas Orbiter）以及2018年5月升空的洞察号（InSight），这些火星探险任务间隔大约是两年，也就是地球和火星相会的周期，而且都是在火星冲前的几个月发射升空。

为了确保任务能在火星冲前几个月发射升空，科学家和工程师都要紧盯工作进度，万一进度落后，错过火星靠近地球的时机，就必须再等两年。原本预计2018年前往火星的ExoMars漫游车，就是因为科学仪器完成的进度落后，只好延后到2020年火星冲前再出发。

哈伯也爱火星冲

太空船都飞到火星了，还要用绕地球运行的哈伯太空望远镜观测火星吗？当然需要，虽然太空船可以近距离观察火星，不过可能无法一次看见火星的全貌。

2001年的火星冲让哈伯望远镜发挥所长，当年的火星冲是6月13日。上图是哈伯望远镜在火星冲附近拍的两幅影像，左图中可以看见火星上的地形，黑色的部分主要是玄武岩构成，红色的部分则是由氧化铁（也就是铁锈）组成的沙尘，蓝白色的则是火星上的水冰云。右图则是遭遇全球沙尘暴的火星，沙尘暴让整个火星大气充满氧化铁沙尘，大气透明度变差。哈伯望远镜的观测有助于科学家了解火星巨大风暴形成的原因。

2018年的火星冲是2003年以来，地球最近火星的一次，火星冲的前后几天，可以看见比木星还亮的火星！日落以后，火星就会出现在东南方。当天文学家在火星冲忙着研究火星，你也可以看看我们的红色邻居，跟它打声招呼！

撰文：李昫岱（天文学博士，曾经服务于台湾中央研究院天文所及美国伊利诺大学厄巴纳－香槟分校，欢迎来「屋顶上的天文学家」脸书和部落格，一起航向宇宙，浩瀚无垠！）