航天知識丨熒熒如火，謂之「熒惑」——歡迎來到火星

2020-08-20 LCspace


昨天早上，作為本次火星探測窗口期三次任務之一的阿聯探測器「希望號」已順利升空，我國的「天問一號」以及美國的「毅力號」也即將啟程。藉此機會，我們來簡單認識一下這位鄰居星球以及聊一下為什麼我們要探索火星。

火星的真實色彩影像，2007年2月由羅塞塔號拍攝（圖片來源：維基百科）

名稱由來

古中國：因為它熒熒如火，位置、亮度時常變動讓人無法捉摸而稱之為熒惑。今日則取名「火星」。

古希臘：因火紅之色而取名「Ares」（音：阿瑞斯），源自希臘神話的戰神，天神宙斯的兒子阿瑞斯（希臘語：Ἀρης）。

古羅馬：因火紅之色而取名「Mars」（音：馬爾斯），源自羅馬神話的戰神瑪爾斯（拉丁語：Mars），是激情、戰鬥和欲望的象徵。

物理特徵

火星半徑（3389.5 km）約為地球的一半，質量（6.4185×10^23 kg）約為地球的九分之一，表面重力（3.693 m/s²）約為地球的38%，體積（1.6318×10^11 km³）約為地球的15%。表面積（1.441×10^8 km²）略小於地球陸地面積，密度（3.94 g/cm³）則比其他三顆類地行星還要小很多。火星有類似地球主要板塊劃分的構造特點。

火星直徑約為地球的一半（圖片來源：維基百科）

地質

火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布，沒有穩定的液態水體。二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發生。與地球相比，地質活動不活躍。

古瑟夫撞擊坑充滿沙石的地表（圖片來源：維基百科）

火星地表地貌大部分於遠古較活躍的時期形成，充滿撞擊坑，有密布的隕石坑、火山與峽谷，包括太陽系最高的山：奧林帕斯山和最大的峽谷：水手號峽谷。另一個獨特的特徵是南北半球的明顯差別：南方是古老、充滿隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原，兩極皆有主要以水冰組成的極冠，而上覆的乾冰會隨季節消長。

大氣

火星大氣層相對較薄，平均地表氣壓只有6百帕，約為地球表面氣壓的0.6%，相當於地球表面算起35公裡高的氣壓，如此低的氣壓使聲音傳播的距離只有在地球上的1.5%。火星大氣成分為95%的二氧化碳，3%的氮氣，1.6%氬氣，很少的氧氣、水汽等，亦充滿著很多懸浮塵埃，吸收藍光使天空成黃褐色。

由太空所見的火星稀薄且充滿塵埃的紅色大氣層（圖片來源：維基百科）

由於火星比地球離太陽遠，日射量較少，表面溫度應較低，計算值約210K，但實際觀測地表平均約240K，則是因為大量的二氧化碳所造成的溫室效應。由於大氣層很薄，無法保留很多熱，使地表日夜溫差很大，某些地區地表溫度白天可達28℃，夜晚可低至-132℃，平均-52℃。

運動規律

火星與太陽平均距離為1.52AU（AU為日地平均距離，被認為是一天文單位），公轉周期為1.88地球年，687地球日，或668.6火星日。火星日平均為24小時39分35.244秒，或1.027地球日。

火星與地球的軌道與季節長度比較（圖片來源：維基百科）

火星目前自轉軸傾角為25.19度，和地球的相近。目前火星與地球最短距離正慢慢減小。當地球與火星之間的距離最小時，稱為火星衝日。火星相鄰兩次衝日的時間間隔約為779天，最近一次出現在2018年7月27日，下一次火星衝日將出現在2020年10月13日。

衛星

火星有兩個天然衛星——火衛一（Phobos）與火衛二（Deimos），最長直徑各為27公裡和16公裡，形狀不規則並充滿撞擊坑，以近圓形的軌道於接近火星赤道面處公轉。火衛一的公轉周期比火星自轉更快，所以在火星上來看是西升東落的，且只花了約4個小時；而火衛二的公轉周期只比火星自轉慢一些，東升西落要花約2.4個火星日。

火衛一（左）和火衛二（右）大小比較（合成圖）（圖片來源：維基百科）

兩顆衛星是在1877年被阿薩夫·霍爾發現的，以希臘神話中的福波斯和得摩斯命名，兩者皆為戰神阿瑞斯的兒子。

為什麼要探索火星

自人類有能力向其他行星發射太空飛行器以來，火星便是各國進行深空探測的首選地。1960年，前蘇聯向火星發射了第一枚探測器，時至今日，人類共向火星發射過四十餘枚探測器。為什麼人類這麼熱衷於探索火星呢？主要由以下幾點原因。

歷史上的火星探測器（圖片來源：谷歌）

①距離近。地球是太陽系第三大行星，內側為金星，外側為火星。若人類有能力「走出家門」，一定要先去鄰居家看看。再者人類火箭目前運載能力有限，火星相比其他行星更容易到達。

②條件相對「優越」。內側鄰居金星有著四顆類地行星中最濃厚的大氣層，其中超過96%都是二氧化碳，表面的大氣壓力是地球的92倍。由於溫室效應極其嚴重，故其表面的平均溫度高達462°C。金星被一層高反射、不透明的硫酸雲覆蓋著，阻擋了來自太空中可能抵達表面的可見光。由此看來，無論從金星軌道上，還是著陸到金星表面，都不利於探測器的工作，而火星的氣候相對溫和，研究價值更大。

畫家筆下有生命的火星（圖片來源：維基百科）

③與地球相似度高。關於「火星上存在生命」的說法由來已久。為了解開這個謎題，我們必須到火星上實地考察。火星有大氣，有極少量的水，自轉周期與地球相近，可以說火星是地球的同胞兄弟。這樣的條件，非常值得我們探索。

④尋找人類第二家園。人類必定要走出家園，成為星際物種。探索火星可以獲得更多的資源，為人類創造新的家園。作為離地球最近、最適宜的星球，火星就是人類向太空深處進發的「第一站」，現在的火星探測任務，就是探路者、急先鋒。

相關焦點

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  • 看看火星表面什麼樣
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