火星大沖，就在今天！一起聊聊火星那些事兒
在天文愛好者眼中，2018年是行星年，而火星大沖則是這場行星盛宴中的絕對主角。今天，公元2018年7月27日，主角登場，讓我們藉此機會，以科普的視角，聊一聊火星的那些事兒。
了解火星
火星（Mars），按公轉軌道排序，位列太陽系八大行星第四，緊鄰地球。其距太陽平均距離約為2.28億公里（地球距太陽平均距離約1.5億公里）。根據火星與地球在繞日公轉軌道上的不同位置，火星距離地球最近時只有約5500萬公里，最遠超過4億公里。
（太陽系太陽與八大行星體積對比圖，圖片來源：網路）
雖然火星的體積只有地球的約15%，但因其自轉傾角（25.19°）和自轉周期（24小時37分22秒）與地球都非常接近，這使得火星的白天與黑夜時長以及四季變化都與地球類似，並且其夏季白天最高溫度可以達到適於人類生存的27攝氏度，被人類認為是地球的「好兄弟」。這樣的一顆星球，也給了人類無限遐想。
（火星上的」奧林匹斯山")
和地球相類似，火星擁有豐富而完整的地貌特徵，其中奧林匹斯山（Oplympus Mons）高於基準面2.1萬米以上，是已知太陽系行星中的第一高山。而全長超過4000公里的水手峽谷（Valles Marineris）則象砍在火星地表上的一道傷疤，成因至今沒有定論。
和地球一樣，火星也有大氣層，但極其稀薄，其密度不到地球的1/100，主要成分是二氧化碳。此外，類似於地球，在火星的南北極寒冷區域，都覆蓋著「冰蓋」，我們稱之為「極冠」，其主要成分是固態二氧化碳（乾冰）和固態水（水冰），這些冰蓋的面積隨火星四季溫度變化而擴大或縮減。而就在前天，義大利科學家宣布其利用歐洲航天局（ESA）發射的火星快車號探測器在火星南極冰蓋附近發現了液態鹽水湖，不過這樣的發現在太陽系內並不十分罕見，之前有一些行星的衛星也證實存在類似的液態鹽水海洋。
（天文望遠鏡里的火星極冠）
火星擁有兩顆天然衛星：火衛一和火衛二。雖然火星的衛星數比地球多，但非常滑稽的是，火星的兩顆衛星都「發育不良」，外表看上去醜陋而不規則，其中最大的火衛二的最寬區域只有二十多公里。
（火星的兩顆天然衛星）
火星的觀測
如何找到火星
星空有其自身運動規律：地球自轉決定了每夜星星的東升西落；地球公轉導致了四季星空的不同；而行星的運動規律在此基礎上又受行星自身繞日公轉的影響。像不像繞口令？沒看懂沒關係，你只要知道火星今晚在哪兒就可以，如下圖：
（Stellarium虛擬天文館軟體截圖）
今晚22：00整，火星位於南偏東方向，月球的左下方。不用擔心認不出它來，因為大沖前後的火星非常明亮且呈現出橘紅色。夜裡22點，它是夜空中最亮的星。如果你有耐心在當晚長時間觀察它，就會發現它同別的星星包括月亮都在自東向西緩慢移動，這正是地球自轉（自西向東）導致的星空運動。
火星大沖
沖日是地外行星（火、木、土、天、海）的一種天文現象，即太陽、地球、地外行星排列成一條直線，且地球位於中間（火星與太陽視黃經相差180度）。此時，地球距離這顆地外行星相對最近，我們叫這種現象為「沖日」。
（火星沖日示意圖，中間為地球）
然而，由於行星繞日公轉軌道並非同心圓，這就導致了不同位置的「沖日」時，地球與這顆地外行星的距離並非一樣，甚至差異很大。以火星為例，其2010年沖日時距地球超過9900萬公里（小接近），而今年沖日距離地球則不到5600萬公里，天文學上把火星今年這種非常接近地球的沖日稱為「大沖」（大接近）。大沖時的火星，因為距地球更近，看上去（視直徑）會更大，這正是「大沖」對天文觀測的意義。火星的上一次大沖發生在2003年，距本次大沖已15年之久。
（2003年至2018年，火星沖日時的視直徑變化。其中2003年和2018年為「大沖」）
用望遠鏡觀測火星
雖然火星是最靠近地球的兩顆行星之一，但由於其本身個頭小，平時我們藉助望遠鏡觀測時也會感覺很小，因此，「大沖」是觀測火星的極佳時機，此時的火星看上去比以往要大得多。如果你有一架光學素質不錯的望遠鏡，在100倍的倍率下就可以看見火星白色的極冠和其地表的一些陰影區域。
然而，火星在一個多月前剛剛經歷了一場全球性的沙塵暴，漫天沙塵在此時還未散去，這對今年的大沖觀測非常不利。火星每隔數年就會遭遇一次全球性沙塵暴，持續時間長達數周至數月不等。沙塵暴下的火星，地表細節被漫天沙塵遮蔽，只有白色的極冠勉強可見。
（2018年7月16日，本文作者所拍攝的望遠鏡下的火星。沙塵暴的餘威讓火星變得模糊，只有白色極冠隱約可見）
火星探索
人類對火星的濃厚興趣和特殊感情，恐怕源自19世紀末義大利天文學家斯基帕雷利（Schiaparelli ,Giovanni Virginio）在1877年火星沖日時所聲稱的重大發現 - 火星上有運河。很快，他的追隨者將這一發現「發揚光大」，聲稱「火星上有智慧生物創造了運河網用以灌溉廣袤的沙漠」。這種唯美但超出理性的推斷很快就得到了文學領域的響應，各種以火星人為題材的文學作品猶如雨後春筍，逐步深得人心，在公眾中得以廣泛傳播。
（斯基帕雷利和他的「火星運河地圖」）
直到1907年和1909年的火星沖日，科學家們通過世界各地天文台所拍攝的火星照片一致確認，那些陰影區域只不過是火星上的自然地貌而已。然而，火星上可能存在外星生命甚至高智慧生命的觀點早已在大眾中深得人心，直到今天。
人類最大的特質之一是對未知事物充滿好奇。面對這麼一顆和地球如此類似的星球，我們對火星的好奇從未衰減，並伴隨著科技的發展與日俱增。二十世紀七十年代，前蘇聯和美國相繼發射了一批火星探測器，它們中的一部分成功著陸在火星地表，至此人類真正開始與火星親密接觸。然而直到今天，我們依然沒有在火星上發現任何生命存在（或曾經存在）的直接證據，但探索火星並未因此而停止。
(世界各國利用人造航天器探索火星示意圖。點擊可放大）
今天，包括美國在內的一些國家正計劃送宇航員去火星。不遠的未來，繼月球後，火星將毫無疑問的成為人類第二個親自踏足的地外星球。按計劃，這一征程將在20年內得以實現。人類最偉大的征途，一直都是星辰大海，而火星只是其中的一站！
（假想圖：人類登陸火星。圖片來源：Walter Myers）
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