又亮又大的火星“沖”過(guò)來(lái)了

楊侖

7月27日，火星大沖。古代被稱為熒惑的天體將再一次與地球、太陽(yáng)連成一線，和地球來(lái)個(gè)“親密接觸”，成為徹夜可見(jiàn)的紅星。從觀感上看，無(wú)論是在過(guò)去15年，還是未來(lái)17年的時(shí)間里，我們都沒(méi)有如此好的機(jī)會(huì)仔細(xì)端詳夜空中的紅色行星。

三星一線帶來(lái)的行星沖日

所謂沖，就是太陽(yáng)與行星分列地球兩側(cè)，而且三者在黃道面的投影形成一條直線。當(dāng)行星沖日時(shí)，火星與地球距離相對(duì)較近，而且整夜可見(jiàn)，特別適合進(jìn)行觀測(cè)，因此，行星沖日也是每年天象的重頭戲。

今年，則是五星沖日的年頭。木星、土星、火星、海王星、天王星輪番上演沖日大戲。由于火星離我們最近，因此火星沖日一直以來(lái)備受關(guān)注，更何況，今年還是10多年才有一次的火星大沖。

地球與火星均圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，如果把公轉(zhuǎn)軌道比喻成賽道，那么地球在“跑道”的內(nèi)側(cè)，跑得比火星要快一些。在地球上一年約等于365天，火星上1年則約等于687天，因此每隔2年又2個(gè)月的時(shí)間，地球就會(huì)從后面追上火星。

“地球和火星軌道均為橢圓形，因此每次沖日時(shí)，火星與地球的距離不同，如果沖日時(shí)火星恰好位于近日點(diǎn)附近，這就叫做大沖。”北京天文館助理研究員馬勁告訴筆者，“大沖是非常適宜觀測(cè)的，此時(shí)由于與地球距離非常近，因此看起來(lái)明亮而又通紅?！?/p>

上一次火星大沖在2003年8月?！澳且彩?萬(wàn)年來(lái)火星與地球最近的一次，兩顆行星最近的距離約為5500多萬(wàn)公里。今年火星大沖僅次于2003年。”馬勁說(shuō)。

今年火星大沖的時(shí)間是7月27日深夜11時(shí)后。在火星沖日的前后幾天都適宜觀測(cè)。這幾天當(dāng)太陽(yáng)落山時(shí)，火星從東方升起，日出時(shí)才從西方落下，對(duì)于北半球的觀測(cè)者來(lái)說(shuō)，火星在當(dāng)?shù)匚缫箷r(shí)分位于正南方。

10多年一次的觀測(cè)良機(jī)

下一次火星大沖，是2035年的9月，距今17年?；鹦谴鬀_周期為何是15或17年？這與地球與火星的匯合周期有關(guān)。

事實(shí)上，火星大沖最理想的位置是地球位于遠(yuǎn)日點(diǎn)，火星位于近日點(diǎn)，這樣兩者距離最小，火星看著最亮?！安贿^(guò)這樣理想的狀態(tài)并不存在，因?yàn)榈厍蜻h(yuǎn)日點(diǎn)與火星近日點(diǎn)存在著53°的夾角，”南京大學(xué)天文與空間科學(xué)學(xué)院教授周禮勇介紹，“所以只要火地距離比較接近理想中的最小值，就可以認(rèn)定是大沖了?！?/p>

由于公轉(zhuǎn)周期不同，地球每次“追上”火星時(shí)，兩者的位置都會(huì)比上一個(gè)匯合點(diǎn)前進(jìn)一點(diǎn)點(diǎn)，直到累計(jì)15年或17年時(shí)，地球恰巧“追上”位于近日點(diǎn)附近的火星。而后又是新一輪的追趕，以15或17年的時(shí)間為周期周而復(fù)始。

實(shí)際上，并非只有大沖是觀測(cè)火星的良機(jī)。“2033年6月出現(xiàn)的火星沖日雖然不是大沖，但火星亮度達(dá)到了-2.5等，明顯高于其他沖日時(shí)期，因此很適宜觀測(cè)?！瘪R勁說(shuō)。

觀測(cè)效果還得看火星“心情”

人們對(duì)火星大沖充滿期待，但馬勁還是提醒說(shuō)，火星大沖并非一般意義上的“壯觀”天象，不像流星雨、月全食那樣給人帶來(lái)視覺(jué)沖擊。

“盡管大沖前后火星看起來(lái)又紅又亮，但普通肉眼觀測(cè)也僅限于此了，還是需要通過(guò)天文望遠(yuǎn)鏡等觀測(cè)設(shè)備，才能看到一些有趣的細(xì)節(jié)?！瘪R勁說(shuō)。

馬勁介紹，觀測(cè)行星時(shí)，木星和土星都有非常明顯的細(xì)節(jié)可以觀看，但火星幾乎只能看到一個(gè)紅色的圓面。大沖時(shí)可以看到火星上面白色的極冠，深色的盆地與峽谷和淺色的平原，還有條紋、過(guò)去被認(rèn)為是“運(yùn)河”的一些其他細(xì)節(jié)。

不過(guò)，有些天文愛(ài)好者對(duì)于今年的火星大沖能否順利觀測(cè)比較擔(dān)心。沈陽(yáng)的天文愛(ài)好者國(guó)毅告訴筆者，火星上的沙塵暴是否停止決定了觀測(cè)效果。據(jù)美國(guó)相關(guān)部門6月份發(fā)布的一條新聞顯示，火星上正在刮一場(chǎng)“史詩(shī)”級(jí)別的沙塵暴，導(dǎo)致“好奇”號(hào)火星探測(cè)器無(wú)法正常運(yùn)行。

“火星的沙塵暴往往是全球性的，”周禮勇介紹說(shuō)，“不像地球上有海洋、森林、城市等等可以阻擋沙塵暴的東西，火星大氣也非常稀薄，一旦刮起來(lái)往往會(huì)覆蓋整個(gè)星球，只能看到模模糊糊的表面。”

至于火星沙塵暴能否在大沖來(lái)臨之前停止，“那就只能看火星的‘心情了?！眹?guó)毅說(shuō)。

對(duì)地球的影響沒(méi)傳說(shuō)中大

無(wú)論是東方還是西方，都存在著大量關(guān)于沖日、五星連珠影響地球、人類生活的預(yù)言，那么行星沖日對(duì)地球會(huì)有什么影響嗎？

“從目前掌握的科學(xué)資料來(lái)看，行星沖日只是一種正常的天體運(yùn)行規(guī)律，對(duì)地球產(chǎn)生的影響幾乎可以忽略不計(jì)?！敝芏Y勇介紹說(shuō)。太陽(yáng)質(zhì)量太大、月球離我們太近，都是直接影響到地球氣候、潮汐的因素。“但行星的引力比起來(lái)就小多了，很難說(shuō)有何種科學(xué)上的意義?！?/p>

即便是火星沖日，更多意義存在于天文愛(ài)好者觀測(cè)層面?！跋啾葲_日，在行星軌道運(yùn)行方面科學(xué)家們更關(guān)注凌日現(xiàn)象。”周禮勇說(shuō)。所謂凌日，是指水星、金星兩顆地內(nèi)行星運(yùn)行到地球和太陽(yáng)的連線上。“凌日時(shí)，陽(yáng)光會(huì)穿過(guò)行星大氣層，此時(shí)對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，可以分析行星的大氣結(jié)構(gòu)和成分組成。”

17世紀(jì)，英國(guó)天文學(xué)家哈雷提出，金星凌日時(shí)，在地球上兩個(gè)不同地點(diǎn)同時(shí)測(cè)定金星穿越太陽(yáng)表面所需的時(shí)間，由此算出太陽(yáng)的視差，可以得出準(zhǔn)確的日地距離。不過(guò)哈雷本人活了86歲，也沒(méi)有趕上過(guò)金星凌日的現(xiàn)象。

盡管火星沖日在科學(xué)研究上的意義并不顯著，但依然為人類探索火星提供了一些便利。在火星沖日尤其是大沖時(shí)，火星與地球的距離較近。1925年，德國(guó)物理學(xué)家霍曼提出了霍曼轉(zhuǎn)移軌道的概念。這條橢圓軌道連接著地球軌道與火星軌道。航天器發(fā)射升空后，先在地球附近加速，進(jìn)入霍曼轉(zhuǎn)移軌道，再在火星附近減速，被火星捕獲。由于地球運(yùn)動(dòng)速度比火星快，因此航天器要在一段時(shí)間飛行后恰巧被火星捕獲，必須在火星運(yùn)行到地球前方一段距離的時(shí)刻發(fā)射。而這一時(shí)刻，距離火星沖日約三個(gè)月。實(shí)際上，近40年來(lái)，人類陸續(xù)成功向火星發(fā)射了20多個(gè)火星探測(cè)器，其中大部分都是在火星沖日前三個(gè)月左右發(fā)射的，這樣可以最大程度上減少燃料的消耗，便于將探測(cè)器送上火星。