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火星为什么会“荧荧如火”?
发布时间: 2020-08-27   文章来源 : “中国的航天”微信公众号   字号:
 

  火星为何“忽明忽暗”?


大发快三公式预测  古希腊著名天文学家喜帕恰斯(Hipparkhos,公元前100年左右)提出了视星等的概念,用来标定天体亮度。经过数千年的发展和衍生,视星等成为了一个区间为[-38,36]的评价体系: 数字越大代表越暗,数字越小则越亮。例如,从地球上看太阳亮度在-26.7左右,肉眼无法直视;但如果视星等比+6还大,就超过肉眼从黑暗中辨别光亮的极限。


  对行星而言,距离地球越近、体积越大、太阳光照越强、表面反射越强,当然也就越亮,视星等越小。如果把五大行星在21世纪初的视星等绘制出来,它们看起来效果完全不同。



大发快三公式预测2000-2022年五大行星视星等对比图


大发快三公式预测  水星距离太阳最近,但它也是太阳系内最小的行星,且距离地球并不近,时常淹没在太阳的光辉中,亮度变化很大,只有早上和黄昏才偶尔可见;金星是平均轨道距离地球最近的行星,体积和质量与地球相当,靠近太阳,也成为看起来最亮的行星,白天都容易肉眼看到;木星和土星距离地球很远,但它们体积巨大,分别是地球的1300和700倍,总体上能在夜晚用肉眼稳定看见。



太阳系曾经的九大行星(包含冥王星对比)真实体积大小对比,天王星、海王星、冥王星太远肉眼无法看见


  而地球另一个邻居火星,体积仅为地球约15%,接收到的太阳光强度较弱,距离地球在0.6亿-4亿千米不等,导致它的视星等变化极大,在 [-2.9,1.8]之间。火星有时比木星都亮,有时却比最远的土星、甚至最小的水星都要暗,用“荧荧如火”形容恰如其分。


  红色的奥秘


大发快三公式预测  火星在几乎所有的影视作品中都被描述成了橙红色,甚至肉眼从望远镜仔细观察可以看出来,这也是它与火“结缘”的重要原因。随着研究的深入,科学家才逐渐揭开火星表面呈现红色的神秘面纱: 发红的氧化铁!


大发快三公式预测  铁元素在古老的火星还有活跃地质活动时被带到表面,在漫长时间里与氧原子发生化学反应并保持稳定。随后火星逐渐陷入沉寂,失去了稳定的元素循环过程,它们也滞留表面。


大发快三公式预测  火星依然保有稀薄的大气,平均密度和气压不足地球海平面附近的1%,近乎真空。尽管二氧化碳占空气比重超过95%,但温室效应依然忽略不计,这导致日照和黑暗区域依然产生一定温差和气压差,风由此产生。火星表面极度干燥,长期被陨石冲击和风蚀影响下沙土变得极为细密,在狂风甚至动辄席卷全球的风暴作用下,红色沙尘遍布全球,看起来更加“荧荧如火”。



哈勃太空望远镜在2016年5月12日拍的火星照片,可以看到火星存在薄薄的大气


大发快三公式预测  这种风沙甚至成了不少火星探测任务的噩梦,例如功勋火星车“机遇”号,它工作了超过15年之久,期间最大的挑战就是来自遮天蔽日的火星沙尘暴。任务最后阶段,由于在沙尘暴中休眠后唤醒数百次未果,最终遗憾落幕。


  火星与地球的“奇特相遇”


  以太阳为中心来看,火星处在更外侧,速度更慢,运行的周期更长。地球处在内侧,速度更快,运行的周期更短,二者会每隔大约780天相遇一次,又叫做一次会合周期。利用这个时间节点之前几个月的发射窗口,人类探测器可以“抄近路”探测火星。例如,2020年7月是一次新的窗口期,阿联酋、中国和美国在同一个月内相继执行了火星探测任务,目前探测器均在飞往火星的路上。



地球和火星的轨道周期、会合周期示意图


  但如果从地球来看,这个地球和火星又一次“相遇”的过程就比较奇怪: 明明火星在前面领跑,慢慢就停下来,然后竟然往回退,开始“逆行”,持续时间长达几个月。



大发快三公式预测NASA的帕萨迪纳观测中心在2014年(左)和2016年(右)观测到的两次火星轨道“逆行”现象


  会合周期是约2年2个月,这意味着逆行现象的拐点每次都会发生在不同月份,也对应不同的黄道星座和二十八星宿。在中国古代历史中,心宿二和它附近的心宿一、心宿三是皇帝、太子和庶子的意思。当火星顺行-逆行拐点(被称作“留”)在天蝎座的心宿二附近时,古代都认为灾难即将降临,是最不祥的天象,甚至用一个专有的名字“荧惑守心”形容这种现象。


  当然,在今天的科学眼光看来,这是封建迷信年代的愚昧而已。因为这种天象早在太阳系形成之后,就在不断上演,丝毫不受人类认知的影响。地球和火星的历史都在45亿年以上,而现代人类的出现时间仅以万年为尺度来记,渺小不堪。


  不过庆幸的是,人类终于在20世纪迈入航天时代还向宇宙中发射了很多探测器,逐个解开人类曾经未知的奥秘。下一站,就是火星!

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