【科學向日葵】迷人的火星（二）

2020-07-09 科普天津雲

上一期的節目中，我們聊到了古今中外的火星探測歷史。今天我們繼續深入了解一下火星的物理特性及運動規律。



火星是在地球軌道以外與地球臨近的行星，繞日公轉周期是686.98天，火星的自轉軸也是傾斜的，與公轉面的角度為23°59′，因此在火星上也有四季變化，只不過每個季節比地球上長一倍。火星自轉周期是1.025957個地球日，也就是24.6小時，和地球的自轉周期很相近。火星比地球小，其半徑為3397km，約為0.53個地球半徑，體積為地球的1/7。下面的表格中列出了火星和地球的數據對比。


【科學向日葵】迷人的火星（二）

地球和火星的數據對比


火星的軌道面與地球軌道面存在著1.9°的傾斜角，我們經常能看到它在黃道附近運行。走的是一條迂迴的路線，在一個會合周期內會經歷「順行」、「留」、「逆行」 「留」、「順行」五個階段。而本月中，火星在雙魚座順行，升起時間提前至夜晚約23時16分，日出時由東南方天空轉入西南方天空，亮度約為-0.8等，後半夜可見。


下面，我來給大家解釋一下這五個階段分別代表什麼含義。所謂「順行」是指火星向東運行，而「逆行」是指火星向西運行，「留」指停留不動，這些都是從地球上看火星的運動。每過2年50天，火星就發生一次逆行，走一段「反覆徘徊」的路線。這是因為火星在運動的同時地球也在運動，當地球在軌道上「超過」火星時，我們就會看到一種假象，仿佛火星在向後退，此時即為「逆行」。


在了解過火星在恆星背景下的運動路線後，我們來看一下火星相對太陽的運動軌跡。觀察可得，平均每過780天，就有一次「火星衝日」，所謂「火星衝日」，就是太陽和火星在地球的兩側相距180°。可是，火星的軌道是橢圓的，每次「火星衝日」時，火星與地球的距離並不一樣，每過15年，火星處於近日點附近時的衝日，叫做「大衝」，一般會發生在7、8、9月份。所謂「合」即為從地球上看去，太陽和火星在一條直線上時，此時稱為「合」，也就是說，在「合」的階段，我們是看不見火星的，而當火星與太陽相對地球呈現出90°的夾角時，火星在太陽之東，我們稱為東方照，火星會在正午時升起；在太陽以西，我們稱為西方照，火星會在子夜升起。


【科學向日葵】迷人的火星（二）

火星在一會和周期內的運動軌跡示意圖


下期預告

下一期的節目中，我們將了解一下具有顯著特徵——擁有大紅斑的木星，讓我們下期再見！


文章作者：許文

文章校對：宋媛媛 虞陽

錄音：趙菁


【科學向日葵】迷人的火星（二）


【科學向日葵】迷人的火星（二）

【科學向日葵】迷人的火星（二）

【科學向日葵】迷人的火星（二）

相關焦點

  • 火星探索（二）
    ，大約為每立方米4噸左右，因為火星表面的巖石成分與其它類地行星類似，表面密度達不到平均密度，因此這說明火星內部的密度比較高，擁有一顆高密度核心。但是對於火星探索來講，這些數據都屬於最最基礎的，對於要登陸的火星探測器，這些數據只能提供火星的重力加速度，很顯然，我們還需要更多火星知識。
  • 身邊的科學:向日葵花盤中的數學奧秘
    >向日葵花盤中的葵花籽呈螺旋狀排列　　【搜狐科學消息】 據國外媒體報導，向日葵是一種美麗的生物，在藍天之下它們大大的黃色圓盤非常具有標誌性。當然，我們大多數人喜愛它們的原因是因為喜歡嗑瓜子。但是，你有沒有過停下腳步，細細觀察這種特殊花朵中央的種子排列圖案呢？向日葵絕不僅僅只是長相美麗，種子美味的普通植物，它們更是一個數學奇蹟的體現。
  • 《今日科學》|下一站，向火星出發（下）
    嘉賓：南京大學天文與空間科學學院教授侯錫雲火星是太陽系八大行星之一，是太陽系由內往外數的第四顆行星，處在類地行星和類木行星的分界線位置2019年10月，美國「好奇」號火星車發現火星曾存在鹽水湖。我們國家在實現了月球探測之後，下一個目標就是火星。
  • 火星探測簡史5（揭秘「火星人臉」，探尋火星生命）
    二、在火星上尋找生命三要素科學家一般認為，液態水、有機物質和穩定熱源是生命存在的三要素。穩定的熱源肯定是具備的，火星上也可以得到足夠的太陽能，因此液態水和微生物就成為火星探測的重點。下面我們分別看看史上液態水和微生物探測取得的成果。（一）火星上過去和現在有水嗎？
  • 一個研究生的火星任務日記（二）——說走就走去火星？不存在的
    （二）說走就走去火星？（容我吐槽一下自己真的是個文化沙漠+起名廢……）不過還是先搞了個logo出來：本次任務的logo，整體是一個變形的「火」字，圓形紅色弧代表火星，橢圓形紅色弧代表任務軌道，黃色飛翼代表無人機（雖然最後搞出來是個旋翼機）
  • 天文知識——火星（Mars）
    火星（Mars）一個紅色的星球。火星的質量只有地球的1/10，所以重力不足以維持像地球那樣大氣，火星的大氣層很稀薄。曾經的火星可能溫暖、潮溼，但現在已經是一片荒涼。不過人類對火星的興趣依舊未減，一直沒有停止對火星的探索，仍然想著有一天能夠在火星建議外星基地。
  • 火星探測中你最想知道的那些問題（一）
    首次火星探測任務的工程目標，一是突破火星制動捕獲、進入/下降/著陸、長期自主管理、遠距離測控通信、火星表面巡視等關鍵技術，實現火星環繞探測和巡視探測，獲取火星探測科學數據，實現我國在深空探測領域的技術跨越；二是建立獨立自主的深空探測工程體系，包括設計、製造、試驗、飛行任務實施、科學研究、工程管理以及人才隊伍，推動我國深空探測活動可持續發展。
  • 資訊時代（二）科學與資本
    然而，真正控制科學發展進度表的，也很少是科學家。就算我們希望能夠贊助純科學，使其不受政治、經濟或宗教利益幹擾，很有可能還是無法成功，畢竟人類的資源有限。如果要求美國國會議員為科學基金會多撥100萬美元來從事基礎研究，他一定會理直氣壯地問，如果這筆錢拿來做教師培訓，或者補助他選區某個陷入困境的工廠，不是更能把錢花在刀刃上嗎？
  • 火星探索（一）
    2020年7月23號，我國火星探測器「天問一號」成功發射升空，一切順利的話，將於明年二月份抵達火星，毫無疑問，這必將是我國航天史上濃墨重彩的一筆，所以咱們今天就以火星為主題，寫幾篇相關的科普文章，讓大家對這顆兄弟行星有一些基本的了解。
  • 火星探索（六）
    那麼火星的自轉周期是多少呢？別急，還有更驚喜的呢，火星的黃赤交角為24度（所謂黃赤交角，指的是行星自身赤道面與公轉軌道的夾角），而地球的這個角度約為23.5度。這意味著什麼？如果火星的軌道再圓一點（目前火星軌道的偏心率為0.093，相比於地球來說，是比較大的，也就是說火星的軌道比地球的公轉軌道看上去更像一個橢圓），那麼火星的日夜交替、四季變換，都將與地球非常類似。這也是為什麼很早就有科學家提出要在火星上建設基地，要改造火星，將其變為第二個地球的原因。
  • 火星探索（七）
    既然剛才提到了行星之間的距離，那就正好提一下探測火星的窗口期這個概念相比於月球距離地球的平均距離為38萬公裡而言，火星離地球的距離就要遠上成百上千倍了，由於火星的偏心率為0.093，相比於地球的偏心率算是高的了，因此火星的近日點和遠日點的差距就比較明顯了。
  • 火星探索（三）
    溫差這方面，主要受以下幾個因素的影響，太陽光照情況、火星表面的反射率、內部地熱，還有火星大氣，其中最主要的是大氣的保溫程度，以及陽光的照射和反射程度。因此接下來我們就來講講火星的大氣和表面溫差很早的時候，科學家們利用光譜觀測，就發現火星雖然擁有大氣，但它的大氣密度卻非常低，並且主要成分是二氧化碳（可能說到這，估計不少朋友會認為火星大氣的保溫效果應該不錯，但不要忘了，就算全是二氧化碳，也擋不住大氣密度低呀）。
  • 火星探索（九）
    並且衝日並不是只會出現在某個軌道位置上，這一點實際上很好理解，因為火星與地球的公轉周期並不相同，二者與太陽連成一線的位置並不是唯一的，但存在一個最短衝日距離，那就是火星位於近日點的時候。如果在火星位於近日點的時候發生衝日，地球與火星的距離就會縮短到5600萬公裡，也就是0.37個天文單位（有人要問了，地球距離太陽是一個天文單位，火星近日點是1.38個天文單位，那麼最短距離不應該是0.38個天文單位嗎？怎麼會是0.37個天文單位呢？）
  • 火星探索（八）
    然而火星雖然有著與地球幾乎一樣的傾角，但受近日點與遠日點的影響（按理說，地球也受這個影響，但因為距離差相比於1.5億公裡的平均距離，佔比很小，因此可以忽略不計），火星近日點與遠日點的4000萬公裡的距離差，足足佔了火星距離太陽總長的百分之十六到百分之二十，所以火星的四季情況並不能完全類比於地球的四季。
  • 用科學證明上帝的存在（二）：科學是人腦的傑作
    數學家為了研究自然中的隨機性做過這樣的實驗，他們把一枚具有正反面（人頭/花案）的硬幣拋向空中，並統計硬幣落地後人頭或花案出現的次數。經過大量的實驗，他們發現正反面出現的概率相同為二分之一。如果統計結果出現明顯趨向（隨機中出現規律），那麼實驗就表現出非自然性（實驗受到未知力量的控制）。註：嚴格上講，任何有秩序、有規律的現象都是非自然現象；自然條件下事物應該是混沌、無序的。嚴格來說，自然隨機性與實驗次數沒有關聯。
  • 火星探索（五）
    然而火星並沒有這麼好的運氣，火星在誕生後，內部也是一樣的「火熱」，可惜它的冷卻速度要遠遠大於地球，因此火星的板塊運動的持續時間沒有地球那麼長，那麼廣（也正因為冷卻快，導致原本擁有的磁場也消失了），所以大氣中的二氧化碳幾乎就成了只進不出的狀態。
  • 湖南省美協主席朱訓德來向日葵美術館觀看「二石二虹(鴻)」展
    向日葵美術館館藏系列「百年巨匠」之「二石二虹（鴻）」大師書畫、信札手稿展：大使介紹2020年8月11日上午，湖南省美協主席朱訓德、省直書畫家協會原主席張青渠、湖南省美術出版社原社長李小山、湖南省工商大學美術老師禹雲貴等蒞臨向日葵美術館2020年8月11日上午，湖南省美協主席朱訓德
  • 火星科普系列之五——關於火星生命探索（中國探月工程）
    美國「火星全球勘測者」（Mars Global Surveyor）在軌道上對火星進行了科學測繪，先後對火星的Centauri Montes 地區某個疑似衝刷溝壑進行了拍照，發現了由水衝刷而形成的新衝積堆積物。
  • 科學（普）有道：火星衛星的神秘起源
    火星火星一直吸引著人類。這顆紅色星球上有許多謎團：包括其中有兩個火星衛星來自哪裡以及它們是如何到達那裡？火衛一和火衛二看起來更像小行星而不是衛星，這使得許多行星科學家開始在太陽系的其他地方尋找它們的起源。另一些人認為，這些衛星可能是在火星形成的時候形成的，或者是太陽系歷史早期某些災難性事件的結果。
  • 火星探測簡史4（火星上有水嗎？有湖泊和海洋嗎？火星下雪嗎？）
    火星探路者號（圖片來自網絡）（2）2003年6月10日美國發射了勇氣號火星漫遊車（Spirit，代號MER-A），2004年1月3日在火星南半球的古謝夫隕石坑成功著陸。證據有：機遇號發現火星上有灰赤鐵礦、化學成分獨特的球狀物體、巖石上一些扁平的小洞、巖石內部含大量的硫磺、黃鉀鐵礬等，這些都是海洋的遺蹟。這一發現還被《科學》雜誌評為了2004年最大的科學突破。