发布单位：台北市立天文科学教育馆 丨 观赏方式：    ★★★★★

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。

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　　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(=5.9742×10 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