发布单位:台北市立天文科学教育馆

  2019年3月,美国太空总署(NASA)的好奇号火星探测器拍摄到了火星卫星福波斯(Phobos)和得摩斯(Deimos)的“日食”。

  这两次“日食”分别发生于2019年3月26日(福波斯)和3月17日(得摩斯),由于好奇号的Mastcam相机有装置太阳滤镜,因此可以直接盯着太阳观察。因为火星的两个卫星都很小,其中火卫一福波斯半径大约11.3公里、火卫二得摩斯只有6.2公里。因此正如两段动画中看到的那样,火星的卫星都不能完全遮住太阳。 

好奇号在2019年3月26日拍摄到的火卫一福波斯“日食”动画。

好奇号在2019年3月17日拍摄到的火卫二得摩斯凌日动画。

  除了火星上的日食之外,好奇号也在2019年3月25日日落之后观察到火卫一福波斯的阴影。由于火星大气中充满着尘埃粒子,因此即使日落了,“日食”的阴影依然被灰茫茫的天空衬托出来。

  除了好奇号之外,包括勇气号与机遇号在内,火星探测车已经成功观测到了8次火星上的“日食”。火星上的“日食”不但是一件天文奇观,这些事件还有助于研究人员了解火星的卫星轨道。美国德州A&M大学的Mark Lemmon表示,在勇气号和机遇号抵达火星之前,两个卫星轨道的不确定性都很高,以第一次的“日食”观测为例,科学家们才发现福波斯当时与火星的距离和他们所预测的相差了40公里。由于火星卫星的轨道也受到木星等太阳系天体的影响,因此透过多次的“日食”观测,有助于科学家了解火星卫星轨道变动的细节。(台北天文馆王彦翔/编译)

资料来源:EarthSky

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观赏方式:肉眼观赏 双筒望远镜辅助观赏 需以口径10公分(4吋)以上的天文望远镜观赏 可拍照 ★★★★★

  火星公转轨道和太阳的距离平均为1.52AU,但因为它的轨道椭圆率(偏心率,e)是八颗行星中最大的,所以其轨道远日点和近日点的距离相差得比例也比较大,如此一来,使得每次冲和接近地球时的距离都会不一样,而冲发生在火星近日点附近时,那么火星和地球之间的距离也会比较接近。

  是以,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。

  比较适合的观察时间是晚上19:17至隔日凌晨4:14之间,7/31当天火星约在23:43过中天(通过子午线),不过虽然这是仰角最高之时,但也只有39度左右。

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2018年火星大冲、火星最近地球与火星近日点位置日期与标示示意图。

  其余相关详细内容,请见2018/7/27火星大冲

相关看点:火星过近日点(0-4000年)

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观测方式:vtype_3.jpg vtype_4.jpg

  火星绕太阳公转的轨道是椭圆形,公转一周的时间约为687天。北京时间2017/10/8的6:08,火星通过其轨道远日点,此时火星距离太阳约1.67AU(天文单位)左右。

  和金星几近圆形轨道相反,火星的轨道非常椭圆,用天文术语来说,就是轨道椭圆率(偏心率)非常大,约0.0934,和地球的0.0167来比,大了5倍多,所以火星轨道的长轴和短轴的比例也偏大,让火星轨道的远日点(约1.67AU)和近日点(约1.38AU)距离相差了20%之多。而这样大的距离差异,让火星在远日点所接受到的太阳辐射,比在近日点时的还少了31%之多呢!

  以上内容由台北天文馆提供,「有趣天文奇观」网站收录,欢迎多加利用。


  由于火星近日点的黄经为335度,因而在2017年8月29日附近发生的冲在其近日点附近(大冲),在2月25日附近发生的冲离其远日点不远。火星轨道的偏心率很大,因而不能据其会合周期去预推其地心运动各种情况的重演,近日点与远日点之间发生的冲常比平均日期迟,可推迟到25.7日,而在轨道的另一半上,这现象又可比平均日期早,可提早到26.1日,一般每相隔约15年将发生一次火星大冲,上次是2003年,下次是2018年。

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  上图给出的火星与地球的轨道,并标出2003~2050年间火星冲日所占为位置,这些位置在黄经上的分布很不均匀,连续两次冲日的角距离的变化,由33.7度~77.6度(两次冲的黄经差),确切的火星视运动如上图:
1988-2003-2018
2020-2035-2050-2065
2067-2082-2097
是以79年的周期变化。

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  火星绕太阳公转一圈约为1.88地球年,它的轨道,是除了水星之外,椭圆率(离心率)第二大的行星,达0.0934,也就是说,火星的轨道比较扁圆,而不是像地球轨道一样几乎接近圆形(0.0167)。如此一来,火星的轨道近日点和远日点的距离差异便会比较大。也因为火星和地球都在绕太阳公转,火星与地球之间的距离一直改变,所以总有火星离地球最远与最近之时。

  火星将在2017/8/5的18:52抵达与地球最远的距离,此时的火星和地球相距约2.66AU(天文单位),这也是从地球上观察到的火星视直径最小的时候,仅约3.5角分。然而,火星刚在7/27合日,所以8/5时的火星离太阳也不太远,只有3.2度左右,因此不推荐观赏。

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發布單位:臺北市立天文科學教育館 觀測方式:vtype_1.jpg vtype_3.jpg 

  火星如同地球一樣, 一年中也有著春夏秋冬的季節變換。火星將在2017年5月5日進入它的春分時刻,意即太陽直射火星赤道,火星北半球即將進入春季,南半球進入秋季。春分之後,太陽直射火星的緯度會愈來愈北,北半球接收到的太陽光熱愈來愈多而升溫,可能造成火星北極極冠中的乾冰逐漸昇華,使北極極冠面積縮小。

  火星自轉一周約比地球的23小時56分還多39分35秒。火星繞太陽公轉一周的一火星年時間,相當於668火星日,或684地球日。火星自轉軸相對於其公轉面約有25.19度的傾角,比地球的23.44度稍多些。這使得火星也有四季變化。

  由於火星軌道離心率(橢圓率)0.1,比地球的0.02還大很多,所以和地球4季差不多等長的狀況不一樣,火星北半球春季(南半球秋季)的時間長達193.30天,比北半球夏季178.64天、秋季142.70天、冬季153.95天還長許多。


  火星在太陽系中是個特別的行星,它的一火星太陽日(Sol)僅比地球的平均太陽日(24小時)還長39分35.244秒;它公轉一周約684地球日,所以一火星年約有668火星日;它自轉軸傾角約25度,與地球的23.5度相差無幾;它位在太陽系的適居區中,意即如果它表面有水,能以液態方式存在,事實上目前的太空船探測結果顯示火星古代很可能擁有一個潮濕的環境,甚至是海洋。這種種特徵,讓不少科學家拼了命的要在火星上尋找生命存在過的證據,可惜到目前為止還未達成目的,但科學家們迄今興致未減。

  科學家為了方便,將火星的一天也規定為24小時,不過是火星的「地方太陽時(Local Solar Time,LST)」。LST與所在地的火面經度有關;每一個降落在火星表面的任務太空船都遵循降落地的LST,以便能直接反應太陽在天空中的位置,讓工程師們能調整相機視角,拍攝有光照亮的地方。

  雖然有許多相似之處,但火星和地球也有許多迥異之處,其中之一就是火星沒有像月球那麼大的天然衛星緩緩繞行,也因此沒辦法制訂出「月」的概念;即便之前曾有人提出一些虛構的月曆,但都無法推行使用。

  目前科學家採行的火星年度時間標示方式是所謂的太陽經度(solar longitude),簡寫為Ls,當Ls=0°時為春分,90°為夏至,180°為秋分,270°為冬至。科學家們人為定義:1955年4月11日的火星位在Ls=0°的位置,且當年為火星1年;而後的太空任務中,水手9號(Mariner 9)、維京人號(海盜號, Viking)、弗伯斯號(Phobos)和探路者號(Pathfinder)分別發生於火星9-12年、12-15年、19-20年和23年。以此對照,西元1992-1999年執行的毫米波觀測是在火星21-24年,而西元1997-1999的火星全球勘測者號(Mars Global Surveyor)TES觀測則是在火星23和24年執行。

  在地球上,春夏秋冬季節的長度幾乎相同,因為地球公轉軌道接近圓形,所以幾乎以等速繞太陽公轉。然而,火星的軌道橢圓率(偏心率)比地球大許多,使火星相對於太陽的距離變動比例比較大。當火星在遠日點(彼時火星距離太陽約2億4900萬公里)時,公轉速度比較慢,而此時的太陽經度Ls=70°,接近火星北半球夏至;火星在近日點(火日距離約2億700萬公里)時,公轉速度比較快,彼時Ls=250°,接近火星北半球冬至,或南半球的夏至。而火星沙塵暴的季節,約在過近日點後、接近Ls=260°時開始。

  遠日點日期恰巧接近北半球夏至這件事,意味著火星北半球的氣候比南半球溫和。而對火星南半球而言,夏季熱而短,冬季冷而長,冬夏季節的對比相差很大。

  其他年份的火星兩分兩至發生日期,可參考下列網址:

http://www.planetary.org/explore/space-topics/mars/mars-calendar.html

发布单位:台北市立天文科学教育馆 

  火星自转一周约比地球的23小时56分还多39分35秒。火星绕太阳公转一周的一火星年时间,相当于668.59火星日,或686.98地球日。火星自转轴相对于其公转面约有25.19度的倾角,比地球的23.44度稍多些。这使得火星也有四季变化。

  2016/11/28为火星冬至时刻,太阳直射火星南半球,使得火星北半球即将进入冬季,而南半球则进入夏季。由于火星冬至位置恰好位在其轨道近日点附近,公转速度比较快,使火星南半球的夏季通常热而短,是火星沙尘暴开始的季节。

  此外,火星此时南半球接收到的太阳光比较多,使其逐渐升温,可能造成火星南极极冠(冰帽)中的干冰(固态二氧化碳)逐渐昇华成气态二氧化碳,如此一来,南极极冠面积将逐渐缩小;而火星南极极冠面积与干冰含量素来比北极极冠多,所以南极极冠的干冰昇华的结果,不仅将使火星大气中的二氧化碳含量增加,而且还能使火星的大气压稍微增高一些。

  以上内容由台北天文馆提供,『有趣天文奇观』网站收录,欢迎多加利用。


  中国古代天文学家用肉眼对火星已有极度准确的观察了。例如,在汉书律历志中记载了火星公转的周期是687天。这个数字与今天最正确的数字相比,误差不到千份之二。(新浪科技