发布单位： 台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式： 
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影像欣赏： 2018/7/27 火星大冲当晚的火星影像
2018/7/27 的中午 13:13 火星大冲 ，您有透过望远镜欣赏火星的英姿了吗？ 下图是台北天文馆吴昆臻先生于 2018/7/27 火星大冲当晚 ，在台北天文馆第一观测室拍摄的火星影像 ，使用 RGB 三色合成的结果 。可惜由于目前火星表面的沙尘暴还在持续当中 ，无法清晰的看到火星地表地貌的景象 ，但一些比较大的特征还是可以看到的喔！ 提供给大家欣赏！
火星在 2018/7/27 到达冲的位置后 ，2018/7/31 的 15:51 最接近地球 ，彼时火星距离地球中心约 0.38496AU ，相当于 5759.0 万公里 。而我国在 23:00 是最接近之时 ，距离火星中心 0.38494AU ，相当于 5758.7 万公里 。在冲到最接近地球的这段时间 ，是火星最亮 、最大的时候 ，亮度达-2.8 等 ，视直径达 24.3 角秒 ，所以这段时间都很适合观察火星 。7/31 晚上在台北天文馆也有火星观测活动 ，或是有机会的话 ，挑个晴朗的星期六晚上 ，来台北天文馆透过第二观测室的 20 公分望远镜享受这颗红色星球的魅力吧！
台北天文馆吴昆臻先生于 2018/7/27 晚拍摄之火星影像 。
有 「红色战神」 之称的火星将于 7 月 27 日 （周五） 13:13 达到 「冲」 的位置 ，随后于 31 日最接近地球 。这次 「火星冲」 是自 2003 年至 2035 年的 32 年间距离地球最近 ，也是火星最大 、最亮的一次 ，比平均大了 4 倍 ，是极难得的观察良机 。在 「火星冲」 数小时后 ，7 月 28 日凌晨将发生今年第二场 「月全食」 ，适逢最小满月 ，因月球离地球较远 ，通过地球影子的时间也较长 ，成为本世纪持续时间最久 ，全程将近四小时的月食 。特别在 3:30 之后的 「全食」 阶段 ，将出现相距不到 10 度的 「红火星」 与 「赤月亮」 同框较劲奇景 ，大家不妨比较看看谁更红 、更亮！
2018 年火星大冲重点汇整 。
行星轨道并不是固定不变的
行星绕日公转轨道并非亘古不变 。受到太阳 、卫星和其他行星的重力影响 ，行星轨道其实会随时间逐渐改变 。
一般来说 ，行星公转轨道并非正圆而是椭圆 ，太阳在椭圆的其中一个焦点上 。行星最接近太阳时为 「近日点」 ，最远处为 「远日点」 。 近日点和远日点的连线称为长轴 ，与长轴垂直的轴线便称为短轴 。长短轴的差异称为离心率 （或椭圆率） ，以 e 表示 ，长轴与短轴差异愈大 （e 愈大） ，天体轨道愈椭圆 ，反之两者差异愈小 （e 愈小） ，天体轨道愈接近圆 ，当 e＝0 时便为正圆形 。
以地球为例 ，现今的 e 约 0.0167 。根据比利时天文计算专家 Jean Meeus 计算西元 1850 年前后共 2 百万年间的地球轨道 ，发现 e 值正减少中 ，在 29500 年后将小至 0.0023 ，而在 465000 年后小至 0.0006 ，几乎接近正圆 。但在这 2 百万年的历史中 ，e 曾大至 0.06 。
此外 ，行星轨道面也非固定不变 。例如： Meeus 等人以 1850.0 年时的地球公转轨道面为标准面 ，同样计算前后 2 百万年间的情况 ，发现轨道面倾角 i 会有约 4 度的变化 。
地球轨道离心率的变动状况 。原图版权： Jean Meeus
地球轨道平面变动情况 。原图版权： Jean Meeus
火星轨道 e 值达 0.093 ，使其近日点与远日点的差距高达 4320 万公里 ，是太阳系行星中 ，除了水星之外最大的 。所以 ，对地球的观测者而言 ，火星的距离 、亮度等变化也是最大的 ，故而在中国古代有 「荧惑」 之称 ，便是取其 「荧荧如火 、亮度与位置变化甚大使人迷惑」 之意 。
与地球相同 ，火星轨道的偏心率与轨道面也会变化 ，而且变化量比地球还大 。Meeus 画出 1850 年前后各 1 百万年的火星与地球最小距离变化图 。由于火星的轨道偏心率逐渐加大 ，而地球的却逐渐减小 ，因此将地球与火星轨道的种种变因融合之后 ，这 2 百万年间火星将在西元 25000 年左右最接近地球 ，届时距离仅有 0.3613AU 。
此外 ，根据 Meeus 的计算 ，地火之间在 73,000 年前曾近至 0.3728AU ，由此可知： 2003 年的 0.37272AU 至少是 73,000 年以来最接近地球的时候！ 过了 2003 年之后 ，下一次地火距离要打破 2003 年的纪录 ，可得等到 2287 年 （0.37225AU） ，而 2650 年的 0.37201AU 、2729 年的 0.37200AU ，更是在第三千禧年中之最 。
火星轨道偏心率变化状况 。原图版权： Jean Meeus
火星轨道偏心率与相对于 1850.0 年的黄道面的轨道平面变化图 （上） 与相对于现在瞬时黄道面的轨道变化图 （下） 。原图版权： Jean Meeus
西元 1850.0 年 （图中横轴的 0 点） 前后共 200 万年的火星与地球距离变化图 。原图版权： Jean
冲
行星在天球上运行时 ，与地球的相对位置不断的改变； 当行星运行至某些特定位置时 ，天文学家会给予一个特定的名称以兹辨明与地球的位置关系 。其中 ，当地球公转轨道以外的外行星 （以及地球轨道以外的矮行星 、小行星和彗星等太阳系天体） 行至与太阳的经度相差 180 度 、分别在地球两侧的特定位置时 ，称为 「冲」 ，几乎是外行星在一个会合周期中最接近地球之时 ，此时亮度最亮 、视直径也最大 ，且行星于日落后便东升 ，直至日出才西沉 ，整夜均可见到 ，故为观测外行星的最佳时机 。
火星的冲和最接近地球
火星绕日公转的周期为 686.98 日 。但火星公转的同时 ，地球也在公转 ，从地球上观察火星 ，相邻两次冲 （或合） 发生的时间称为会合周期 ，约为 779.94 天 。 因此 ，每经过 2 年又 49 天 ，就会有一次火星冲 。火星冲时非常明亮 ，在市区即可以肉眼看到明亮的红色星点 ，望远镜下可看到较明显的地表地形特征 。
要注意的是： 火星与地球之间的最小距离 ，并非火星的近日点距离 （1.381367AU） 直接减去地球的远日点距离 （1.016710AU） 所得之 0.36466AU 。这是因为火星的轨道长轴方向并不与地球轨道长轴方向重合 ，而且火星轨道面相对于黄道面有约 1.85 度的倾角 ，因此在计算距离时 ，都要将这些三维空间的因素考虑进去 。 这个结果使得每次火星冲和火星最接近地球的时间会差了数天 。
火星与地球相对位置名称 。
火星大冲： 每 15～17 年中的最佳观测时机
由于行星的轨道都是椭圆形 ，因此在每次冲时 ，行星和地球之间的距离都不同 。行星与地球距离最小的冲称为 「大冲」 或 「近日点冲」 。由于比平常的冲更近 、更亮 、更大 ，因此大冲更有利于外行星的观测 。
火星每 2 年 49 天有一次冲 ，因此每两年发生冲的日期便会往后推 49 天 ，火星在轨道上的位置也会渐渐推移 。每隔约 15 或 17 年左右 ，火星冲发生时 ，火星恰好位在近日点附近 ，此时火星位置是 15 或 17 年来最接近地球的大冲 ，也称为 「近日点冲」 。火星是地球外侧轨道椭圆率最大的行星 ，近日点与远日点差距达 4320 万公里 ，使得火星近日点冲与远日点冲的视直径差异可高达 2 倍 。
2010-2025 年各次火星冲时 ，火星与地球相对位置及视直径变化示意图 。
2010-2025 年各次火星冲时 ，火星与地球相对位置及视直径变化示意动画 。
以下为 1971-2035 年间的火星冲时间：
1971-2035 年间的火星冲时间
时间 视直径 距离 （AU） 时间 视直径 距离 （AU）
1971 08 10* 24.8” 0.376 2005 11 07 19.8” 0.470
1973 10 25 21.2” 0.441 2007 12 28 15.5” 0.600
1975 12 15 16.2” 0.570 2010 01 29 14.0” 0.664
1978 01 21 14.4” 0.654 2012 03 03 14.0” 0.674
1980 02 25 13.8” 0.677 2014 04 08 15.1” 0.621
1982 03 31 14.8” 0.637 2016 05 22 18.4” 0.509
1984 05 11 17.3” 0.537 2018 07 27* 24.1” 0.386
1986 07 10 23.0” 0.406 2020 10 13 22.3” 0.419
1988 09 28* 23.8” 0.396 2022 12 08 16.9” 0.550
1990 11 27 18.0” 0.523 2025 01 16 14.4” 0.643
1993 01 07 14.8” 0.628 2027 02 19 13.8” 0.678
1995 02 12 13.8” 0.676 2029 03 25 14.4” 0.649
1997 03 17 14.0” 0.661 2031 05 04 16.9” 0.559
1999 04 24 16.2” 0.583 2033 06 27 22.0” 0.427
2001 06 13 20.5” 0.456 2035 09 15* 24.5” 0.382
2003 08 28* 25.1” 0.373 说明： *表示为大冲
有趣的是： 每隔 79 年会有一次情况近似的冲发生 。这 79 年是 「15＋15＋15＋17＋17」 得出的 。例如 1877 年 9 月 2 日的火星大冲 （距离 0.37884AU） ，在历史上很著名 ，因有两项重要的火星发现是在这年进行的： 发现火卫一和火卫二 、火星表面 「渠道」 的发现与描绘等 。而间隔 79 年之后的 1956 年 9 月 7 日 （0.37809 AU） ，也是一次火星大冲 。这个 79 年重复周期的火星冲发生日期 ，仅仅相隔了 2～5 天而已 。
Meeus 列出了火星两世纪内几乎落在火星轨道近日点和远日点上的近日点冲和远日点冲日期 ，如下表 ，大家可以动手算算看是否符合 79 年的间隔周期 。
近日点冲： 1845.8.18 、1924.8.23 、2003.8.28 、2082.9.01
远日点冲： 1822.2.19 、1901.2.22 、1980.2.25 、2059.2.27
除了 79 年的周期外 ，火星冲还有一个更精确的 284 年重复周期 ，284 相当于 (79×3)+17+(15×2)； 比 284 年重复周期再更精密的 ，还有个 363 年 （＝284+79） 的重复周期 。
Meeus 列出距离小于 0.375AU 的冲 。实线连接了每个 79 年周期序列 ，虚线则标出火星与地球距离愈来愈近的趋势 。
2018 火星大冲：
2018 年火星冲发生于北京时间 7 月 27 日 13:13 ，不仅是相隔 26 个月才发生一次的冲 ，且为相隔 15-17 年才有一次的接近近日点大冲 ，距离地球仅 0.38615AU ，相当于 5,776.8 万公里 ，亮达-2.8 等 ，视直径达 24.3 角秒 ，整夜可见 。不过这个冲的时刻是在台湾地区的白昼 ，所以必须等到晚上天黑时分才能看到火星 ，但其实冲前后数星期都是观测火星的好时机 ，不用只执着于冲这一天 。
肉眼可见明亮的橘红色星点 ，天气良好时利用望远镜有机会看到极冠 、奥林帕斯等火山 、色西斯台地 （大三角） 、水手号峡谷等较显著的地表特征 。可惜在摩羯座 ，对台湾地区而言仰角稍偏低 ，建议午夜前后仰角最高时观测 ，大气干扰会比较少 。
2018/7/27 晚上 21:00 ，火星和月球所在位置示意图 。以上示意图由 Stellarium 软体产生 。
2018/7/27 晚上 21:00 ，火星和月球所在位置广视野示意图 。以上示意图由 Stellarium 软体产生 。
不过由于火星轨道比较椭圆 ，所以 「冲」 时并不是火星最接近地球之时 ，而是通常会差个几天 。以下为本次火星大冲各重要位置发生的时间和相关讯息：
月 日 时 天象 距离 (AU) 距离 (km)
7 27 13:13 冲 0.38615 5776.8 万
7 31 15:51 最近地心 0.38496 5759.0 万
7 31 23:00 最近台北 0.38494 5758.7 万
9 16 20:54 过近日点 日距 1.38 2064.5 万
本次火星大冲是 2003/8/29 年来最大的一次火星冲 ，下一次的火星大冲将发生在 2035/9/16 。前后几次火星大冲的比较如下：
日期 本地时间 地心距离 (万公里) 视直径 (角秒) 亮度
2003/8/29 01:59 5580.0 25.1 -2.9
2018/7/27 13:13 5776.8 24.3 -2.8
2035/9/16 03:39 5710.2 24.5 -2.8
如何观察火星
观察火星很容易： 7 月底时火星约于约傍晚 19:30-20:00 东升 ，即使在光害严重的市区也可以用肉眼看到它明亮的橘红色星点 ，天气良好时透过望远镜有机会看到极冠 、奥林帕斯等火山 、色西斯台地 （大三角） 、水手号峡谷等较显著的地表特征 。不过其实不是只有火星冲当天能观测到火星 ，事实上在火星冲前后数周都适合观察火星 。详细的火星观测资料 ，请参考台北星空第 84 期专文 「火星观测」 。
火星地表较明显的地形地貌 。
以下为火星于 2018 年 7 月至 10 月初之前的升没时间预报：
日期 升 中天 没 日期 升 中天 没
7/01 20:50 02:11 07:27 8/20 17:01 22:08 03:21
7/06 20:30 01:50 07:05 8/25 16:39 21:47 03:00
7/11 20:09 01:28 06:42 8/30 16:18 21:28 02:40
7/16 19:47 01:04 06:17 9/04 15:59 21:09 02:23
7/21 19:24 00:40 05:52 9/09 15:41 20:52 02:06
7/26 19:00 00:15 05:25 9/14 15:24 20:37 01:52
7/31 18:35 23:45 04:59 9/19 15:08 20:22 01:38
8/05 18:11 23:19 04:33 9/24 14:54 20:09 01:26
8/10 17:47 22:55 04:08 9/29 14:39 19:56 01:15
8/15 17:23 22:31 03:44 10/04 14:26 19:45 01:05
对于您所见到的火星究竟是那个地形地貌 ，可参考 Sky and Telescope 杂志的 Mars Profiler 互动软体 ，输入您所观测的日期时间 （需使用世界时 ，为北京时间-8 小时） 就可以啰！
火星小档案
火星的基本资料及与地球的比较
火星 (Mars) 地球 (Earth)
平均赤道半径 3396 公里 6378 公里
平均赤道半径 (地球=1) 0.53 1
扁率 0.0059 0.0034
赤道重力 (地球=1) 0.375 1
赤道重力 (火星=1) 1 2.66
体积 (地球=1) 0.151 1
质量 (地球=1) 0.107 1(=5.9742x10 24 公斤)
密度 (g/cm 3 ) 3.93 5.52
自转恒星周期 (地球日) 1.026(=24h37m) 0.9973(=23h56m)
赤道倾角 （度） 25.19 23.44
平均距离 (天文单位 ，AU*) 1.5237 1.0000
离心率 0.0934 0.0167
轨道倾角 （度） 1.850 0.000
公转恒星周期 (太阳年） 1.8809(=687 天) 1.0000(=365.25 天)
会合周期 779.9 天 —
反射率 0.16 0.39
最大光度 -3.0 —
表面最高温度 (K**) 240 310
表面最低温度 (K) 190 260
表面最高处 奥林帕斯山 ，海拔 21183 公尺 圣母峰 ，海拔 8848 公尺
表面最低处 赫拉斯盆地 ，海平面以下 7825 公尺 马里亚那海沟 ，海平面以下 110 公尺
大气组成 二氧化碳 、水汽 氮 、氧 、氩等
卫星数量 2 1
附注： *1 天文单位＝149597870 公里 ，**K 表绝对温度 ，0℃时为 273K 。
火星卫星小档案及与月球的比较
火卫一 火卫二 月球
名称 弗伯斯 (Phobos) 戴摩斯 (Deimos) (Moon)
发现年代 (年) 1877 年 1877 年 —
轨道半径 (公里) 9378 23459 公里 384400 公里
公转周期 (天) 0.3189 1.2624 27.3217
轨道椭率 0.015 0.0005 0.0554
卫星半径 (公里) 14x11x10 8x6x6 1738
光度 (星等) 11.3 12.4 -12.7
为了服务民众 ，台北天文馆将于 7 月 27 日 （周五） 火星冲当晚 19 时至 21 时 ，在国父纪念馆西侧广场举办 「天文快闪： 火星冲」 活动 ，把专业的大型天文望远镜移到户外 ，让大家一窥火星的神秘面貌 。同晚 28 日凌晨 ，天文馆还将与世界各地天文单位合作 ，透过网路直播本世纪最长的月食 。
另外 ，在火星最接近地球的 31 日 （周二） 晚间 19 时至 21 时 ，天文馆将特别开放观测室 ，提供来馆民众以大型望远镜观赏火星 。
天文馆地址： 台北市士林区基河路 363 号
电话： (02)2831-4551 传真： (02)2831-4405