[科普中國(guó)]-“天問(wèn)一號(hào)”發(fā)射升空！在火星上，能看到哪些天象奇觀？

2020年7月23日，我國(guó)首個(gè)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”在中國(guó)文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空。 火箭將“天問(wèn)一號(hào)”探測(cè)器成功送入預(yù)定軌道。 這是我國(guó)首次自主執(zhí)行地月系統(tǒng)之外的行星際探測(cè)任務(wù)。 天問(wèn)一號(hào)探測(cè)器攜帶多種探測(cè)儀器，將一次性實(shí)現(xiàn)火星環(huán)繞探測(cè)、登陸火星、火星車(chē)巡視三項(xiàng)任務(wù)——

除此之外，火星車(chē)將為我們?cè)鎏碛^察宇宙的新視角——火星視角。

2020年7月23日12時(shí)41分，中國(guó)首個(gè)自主發(fā)射的火星探測(cè)任務(wù)“天問(wèn)一號(hào)”發(fā)射升空，正式開(kāi)啟火星之旅。

探測(cè)器除了近距離開(kāi)展火星科學(xué)探測(cè)，也為我們?cè)鎏砹擞^察宇宙的新視角。在火星上看宇宙，會(huì)看到哪些天象奇觀？

日出日落

與地球表面一樣，火星上也能看到日出日落，火星車(chē)在火星表面工作，也面臨白天與黑夜的轉(zhuǎn)換。

火星的一天只比地球長(zhǎng)40分鐘 ，因?yàn)榛鹦亲赞D(zhuǎn)一周的時(shí)間是24小時(shí)37分鐘22秒，而地球自轉(zhuǎn)周期為23小時(shí)56分鐘4秒，兩者十分接近。

由于火星距離太陽(yáng)更遠(yuǎn)，火星上看到的太陽(yáng)會(huì)比地球上的小， 自轉(zhuǎn)周期相差不多的前提下， 日出、日落時(shí)間也顯得更短。 在地球上看，日出、日落過(guò)程，大約是120秒，火星表面上，日出、日落持續(xù)時(shí)間只有80秒，需要提前準(zhǔn)備好相機(jī)，及時(shí)按下快門(mén)。

而且，火星表面看到的日出，不是暖紅色，而是偏藍(lán) ——因?yàn)榛鹦桥c地球的散射不同。地球大氣層比火星大氣稠密得多，陽(yáng)光進(jìn)入大氣后，波長(zhǎng)較短的紫色、藍(lán)色光，遇到氣體分子等，會(huì)發(fā)生散射，剩下波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅光，穿透能力更強(qiáng)，才能到達(dá)地面。而火星大氣稀薄，氣體分子少，散射作用不會(huì)這么強(qiáng)，更多的藍(lán)色光會(huì)到達(dá)火星表面，導(dǎo)致觀測(cè)到的太陽(yáng)也偏藍(lán)。

火星上沒(méi)有厚厚的云層，火星車(chē)每天都能看到太陽(yáng)東升西落，只有在嚴(yán)重沙塵暴時(shí)，火星車(chē)才會(huì)感覺(jué)不到太陽(yáng)的照射，不過(guò)這種情況很危險(xiǎn)：火星車(chē)依賴(lài)太陽(yáng)能，如果沒(méi)有陽(yáng)光照射，要不了多長(zhǎng)時(shí)間，它的蓄電池就會(huì)耗盡，進(jìn)入休眠狀態(tài)。

更小更藍(lán)的太陽(yáng)在火星地平線落下 | 譚浩 制作

兩顆衛(wèi)星

地球的天然衛(wèi)星只有月球， 而 火星有兩顆衛(wèi)星陪伴，不過(guò)都很小。

火星車(chē)看到的火衛(wèi)一，大小約為地球上看到的月亮的五分之一?；鹦l(wèi)一形狀類(lèi)似馬鈴薯，平均半徑11.1公里，比月球半徑1738公里小得多，但是軌道距離火星很近。

它從西方升起，逐漸變大，飛到正南方向，最后又逐漸變小在東方落下，整個(gè)過(guò)程只有5小時(shí)。7小時(shí)之后，它又從西方地平線上升起。不過(guò)由于陽(yáng)光照射角度變化， 這次升起的火衛(wèi)一，有明顯的盈虧變化。 其實(shí)不僅每次升起時(shí)，明暗面積會(huì)有變化，仔細(xì)看，空中飛行的5個(gè)小時(shí)中，也有盈虧的緩慢變化。

相對(duì)而言，火衛(wèi)二就沒(méi)那么受關(guān)注了。它又小又遠(yuǎn)，在天空中看上去比地球亮一些，但比木星最亮?xí)r候還要暗一些。

火衛(wèi)食

類(lèi)似月食，火星的衛(wèi)星也會(huì)飛到火星的陰影中， 不過(guò) 火衛(wèi)食現(xiàn)象沒(méi)有月食那么壯觀。 火衛(wèi)一的食長(zhǎng)不到一小時(shí)，看不到月食中“初虧”到“食既”的緩慢過(guò)程。明亮的火衛(wèi)一經(jīng)過(guò)10秒鐘消失了，50分鐘后又突然出現(xiàn)。

火衛(wèi)二進(jìn)入火星陰影時(shí)，相當(dāng)于看到一顆比較亮的星星消失1.3小時(shí)。

衛(wèi)星凌日

火星兩顆衛(wèi)星的大小不足以遮擋太陽(yáng)，所以火星上不可能發(fā)生地球上日食那樣的壯觀天象。

當(dāng)火衛(wèi)一從太陽(yáng)表面經(jīng)過(guò)的時(shí)候，就會(huì)發(fā)生凌日（星體經(jīng)過(guò)日面）：太陽(yáng)表面上一個(gè)黑影快速劃過(guò)，整個(gè)過(guò)程不到一分鐘。 如果沒(méi)有提前計(jì)劃，只是感覺(jué)太陽(yáng)變暗了20秒左右。 如果火星車(chē)想拍攝凌日過(guò)程，必須提前計(jì)算好時(shí)間，把相機(jī)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，用巴德膜檔位保護(hù)鏡頭不被燒壞，調(diào)整好曝光時(shí)間，盡可能連續(xù)多張拍攝。

火衛(wèi)一凌日 | 譚浩 制作

有一種極端的情況，火衛(wèi)一凌日的時(shí)間，恰好是火星上即將日出或者剛剛?cè)章?，這時(shí)候，太陽(yáng)日面上的暗影觀測(cè)不到。不過(guò)，此時(shí)如果火星車(chē)向著日出或日落的方向拍照，就能拍攝到天空的明暗變化。

火衛(wèi)二凌日時(shí)，時(shí)間上從容些，持續(xù)時(shí)間大約三分鐘 ，不過(guò)火衛(wèi)二太小，感覺(jué)不到陽(yáng)光變暗。理論上存在火星的兩顆衛(wèi)星同時(shí)凌日的可能，但這樣的機(jī)會(huì)就更難得了。

地球凌日

地球的運(yùn)行軌道在火星的內(nèi)側(cè)，因此對(duì)火星來(lái)說(shuō)，地球是內(nèi)行星—— 這意味著，在火星看地球，能夠看見(jiàn)月亮與地球同時(shí)變換著盈虧。

火星車(chē)工作的時(shí)候，距離地球3億多公里，攜帶的相機(jī)看不清地球，更看不到更小的月球。但是沒(méi)關(guān)系，火星環(huán)繞器上有高分辨率相機(jī)，可以捕捉到地月系統(tǒng)。

地月凌日機(jī)會(huì)很難得：地球和月球，一大一小兩個(gè)黑點(diǎn)從日面上劃過(guò)，整個(gè)過(guò)程持續(xù)三個(gè)小時(shí)，這是在地球上無(wú)法見(jiàn)到的奇觀。

地月系統(tǒng)凌日 | 譚浩 制作

更奇特的是， 有 時(shí)地球會(huì)與月球相鄰，有時(shí)會(huì)分別橫跨在太陽(yáng)的兩端——這是百年不遇的天文盛景。

天文盛景 | 譚浩 制作

是不感覺(jué)地球很小？是的，我們的故鄉(xiāng)在廣袤的宇宙中，像是一粒塵埃。我們每天忙碌、煩惱、熱愛(ài)的生活，從火星視角去看，是否會(huì)有另外一番感悟？

家園 | 譚浩 制作

火星探測(cè)器成功發(fā)射，將會(huì)有許多火星天象奇觀的大片傳回地球，但更重要的是，借助火星探測(cè)器， 人類(lèi)突破了自身視覺(jué)限制，增加了火星視角來(lái)觀察太陽(yáng)系。也許有一天，人類(lèi)會(huì)從這個(gè)視角回望故園。

火星車(chē)會(huì)帶來(lái)新的探測(cè)數(shù)據(jù)，加深我們對(duì)宇宙演化的認(rèn)知，讓我們繼續(xù)思考那個(gè)古老的命題：我是誰(shuí)？從哪里來(lái)？到哪里去？

*文中配圖在NASA圖片基礎(chǔ)上制作

作者名片

圖：譚浩

文：思航 南山

編輯：范可鑫

排版：雷昱兒 凝音

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