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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

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: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

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!)




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