簡單易懂的火星科普：紅色星球

自古代起就被人們所熟知的火星，又被稱為“紅色星球”。數十項宇宙探索任務以它做為目标，順利的話，很快它就會成為人類航天員登陸的首個地外行星。本文将介紹火星的一些有趣特點，并回答關于這顆紅色星球最常見的幾個問題，那麼我們開始吧！

圖解：火星是離太陽第四近的行星，也是太陽系中僅次于水星的第二小的行星，為太陽系裡四顆類地行星之一。圖源：Staci L. Tiedeken, NASA’s Goddard Space Flight Center

火星的相關數據

行星分類：類地行星;

半徑：3,396 km;

質量：6.417 × 10^23 kg;

遠日點：249,200,000 km;

近日點：206,600,000 km;

距離地球的平均距離：225,000,000 km;

表面溫度：-143℃~35℃;

太陽日：24小時39分35秒;

自轉周期：24小時37分22秒;

公轉周期：686.98天;

年齡：45億3千萬年;

名稱起源：古羅馬神話中的軍神;

二、火星的大小火星僅次于水星，是太陽系中第二小的行星。下面通過測量火星的數據，來與地球做個比較吧。

（一）火星的尺寸火星的直徑是6,792km，行星赤道周長為21,326km。因此，若以100km/h的速度移動，繞火星赤道旅行一周大約需要花費9天。

（二）火星比地球大嗎？不，火星比地球小。火星的直徑大約是地球直徑（12,742km）的一半。另外，其直徑還約為月球直徑（3,474km）的兩倍。

三、火星軌道及自轉太陽系的所有行星都有着各自的公轉周期和自轉周期，公轉周期決定了行星一年的時長，而自轉周期則決定了行星白天與黑夜的長度。下面來介紹一下火星圍繞太陽運轉的速度，以及圍繞自身地軸旋轉的速度。

（一）火星一年的時長火星與地球相比距離太陽更遠，因此，這顆紅色星球繞太陽一周所需要花費的時間也更長。火星的一年大約是地球的687天，也就是相當于1.88個地球年。

（二）火星一天的時長火星以自身地軸為中心，以和地球幾乎相同的速度轉動。因此，這兩顆行星每天的時長幾乎相同。火星上一天的時長（火星日、Sol）為24小時39分鐘，比地球的一天長39分鐘。

（三）火星上有季節的變化嗎？季節是由行星自轉軸的傾斜産生的。火星的赤道平面傾角與地球的赤道平面傾角非常相似，它的赤道平面以25.2°傾斜，而地球的赤道平面傾角則約為23.5°。因此，火星上也有春、夏、秋、冬四種不同的季節。但是，火星上的各個季節時長約為地球的兩倍，這是火星繞太陽一周需要花費兩個地球年的緣故。

四、火星有多遠呢？火星是距離太陽第四近的行星，也是距離地球最近的兩個鄰居之一，另一個則是金星。

（一）火星距離太陽的距離這顆紅色星球的軌道離心率很高，因此火星的近日點和遠日點的距離差别很大，分别為2.066億公裡和2.492億公裡。根據平均值計算，火星位于距離太陽2.28億公裡的位置上，相當于1.5個天文單位。

（二）從火星到地球的距離火星與地球之間的距離是一直在變化的。火星與地球之間最遠距離為4.01億公裡，而這兩個行星相互之間的最近距離為5460萬公裡。但是，這麼近的接近距離，根據曆史上的記錄還從未發生過。火星與地球距離最接近時是在2003年，當時這兩個天體之間的相互距離為5570萬公裡。

（三）要到達火星的話需要花費多長時間？前往火星旅行所要花費的時間，根據出發時間的不同而存在差異。向火星發射宇宙飛船最适宜的時間是火星距離地球最近時刻的大約三個月前，這種時機在火星沖日前後，大約每兩年會發生一次。據NASA（美國國家航空航天局）稱，前往火星的旅程大約需要花費9個月。兩次前往火星最快的旅行由水手6号和水手7号實現，分别花費5個月和4個月。但是，這兩個飛行器都是以近天體探測飛行的方式實施，因為不需要進行環繞、登陸以及運送火星探測器，所以不需要減速。“毅力号”（Perseverance）火星探測器花了約7個月時間才到達了火星。

四、火星探索火星作為地球的鄰居，成為了衆多宇宙探索、科研任務的目的地。1960年以來，向這顆紅色星球發送探測器的任務約有50項，但其中成功的大約隻有一半。我們來看一下其中最重要的有哪些。

NASA的水手9号火星探測器于1971年進入火星軌道，成為首個環繞其他行星的探測器。水手9号火星探測器完成了火星表面85%的測繪，将超過7千張照片傳送回了地球。而到達火星表面的首個人造物體，則是與水手9号同年發射的前蘇聯火星2号探測器。可惜的是，火星2号接近火星的速度過快，結果因為降落系統的誤動作，導緻探測器直接撞擊在了這顆紅色星球的表面。

首個成功在火星着陸的探測器，是NASA的海盜1号。自1976年開始到1982年的6年時間，海盜1号通過遙控向地球傳回了超過57000多張照片。作為火星探路者計劃的一環，NASA的旅居者号（Sojourner）火星車于1997年到達火星，成為了首個在地球外行星活動的火星車。旅居者号火星車工作了83個火星日，進行了大量的科學測量和圖像攝影工作。

NASA的勇氣号（Spirit）與機遇号（Opportunity）火星車則于2004年到達這顆紅色星球。它們肩負着研究行星氣候的曆史，從中尋找過去水分活性證據的任務。一開始，任務計劃持續90天，但是兩個火星車的工作時間達數年之久，遠超當初計劃的任務壽命。勇氣号一直工作到2010年，而機遇号則于2018年壽終正寝。

圖解：勇氣号于火星古謝夫環形山拍攝的日落。圖源：NASA/JPL/Texas A&M/Cornell

2012年，NASA的好奇号（Curiosity）火星車到達了火星的蓋爾隕石坑。好奇号通過調查火星的氣候和地質信息，發現火星曾經具有微生物生存的有利條件。好奇号的工作時間也超過了3000個火星日。即使到了現在，它依然在持續工作中。

2021年，作為天文1号任務的一環，中國首個火星車成功着陸于火星。這輛名為“祝融号”的火星車成為了第一個不是由NASA發射而在火星上活動的火星車。

另外，2021年NASA的毅力号（Perseverance）火星車也在這顆紅色星球上着陸了。與火星車不同，被稱為“機智”号（Ingenuity）的火星直升機也參加了火星探索任務。2021年4月19日，機智号火星直升機創造了曆史，實現首次在其他星球上進行動力控制飛行。

五、火星由什麼構成？與其他三個類地行星（水星、金星、地球）一樣，火星也是一個由岩石構成的天體。我們來詳細看一下這個行星的物理特征。

（一）火星的形成火星是與太陽系其他的行星一起形成的。約45億年前，星際氣體和巨大的塵埃雲因自重崩塌，在原始行星圓盤上展平。火星和其他岩石行星在這個圓盤内形成，而氣體巨人（氣态行星）則定居在了這個年輕太陽系的外側區域。

（二）火星的構造火星具有中心核、地幔和地殼。它的核心由鐵、鎳和硫構成，四周環繞着岩石構成的地幔和由鐵、鎂、鋁、鈣、鉀構成的地殼。

（三）火星表面火星表面主要由玄武岩構成。火星土壤中的氧化鐵蔓延覆蓋了表面，賦予了這顆行星獨特的紅色。這顆紅色星球中，有着像山谷、沙漠、高山、以及極地冰冠等衆多與地球相似的表面特征，甚至還有些遠古的三角洲，表明了火星過去是個富含水的行星。

（四）火星的大氣火星的大氣遠較地球稀薄，主要由二氧化碳（占95%）構成。而地球的大氣則富含氮氣和氧氣，因此，人類無法在火星上呼吸。但是，2021年4月，NASA的毅力号火星車成功将火星大氣中的一小部分轉化為了氧氣。将來，這項技術也許能夠為宇航員提供可供呼吸的空氣。

六、火星有衛星嗎？火星有兩個衛星，分别是火衛一（Phobos）和火衛二（Deimos）。它們都是由美國的天文學家阿薩夫·霍爾在1877年發現的。火星的衛星是太陽系中最小的衛星之一。作為參考，地球的衛星——月球的直徑是火星最大的衛星火衛一的100倍以上。與月球一樣，火星也與火衛一和火衛二的軌道運動同步自轉。因此，火星的這兩個衛星總是把同一面對準火星。

圖解：火衛一與火衛二的粗略尺寸比較。圖源：NASA/HiRISE/ MRO/ LPL(U. Arizona)

七、近期事件2022年6月23日：火星合月6月23日，北京時間淩晨2:16（6月22日，格林尼治标準時間18:16），發生了新月和火星（0.5級）相伴的情況。月球和火星相互之間呈1°，在雙魚座的位置相會，且木星（-2.2等）也在附近。

北半球的觀測者于日出前幾個小時，在地平線的正上方觀賞到閃閃發光的月亮和紅色星球。在南半球，月球和火星從當地時間淩晨1點到2點左右升起，一整晚高懸夜空、橫跨天際。

八、常見問題（一）火星的引力有多大？火星的引力比地球小62%，這意味着地球上體重80公斤的人到了火星隻剩下30公斤。人類在火星上行走要容易得多，但這種低重力可能會使将來的火星定居者産生肌肉退化、骨質疏松症，以及其他不舒服的影響。

（二）火星是什麼顔色？火星表面的主要顔色是紅色，這是因為土壤中的氧化鐵（更通俗的說法就是鐵鏽）蔓延、覆蓋了行星表面。另外，火星也有金色、棕色和棕褐色等其他顔色。

（三）火星的溫度有多少？總的來說，火星是一個非常寒冷的地方，其平均溫度是-62℃。然而，根據NASA噴氣推進實驗室的科學家邁克爾·米什納（Michael Mischna）的說法，在火星感受到的溫度與地球不同。因為火星上幾乎沒有水蒸氣和空氣分子，因此火星的-70℃感覺起來與地球的-34°C更為接近。如果想更好地了解火星的溫度條件，可以查閱NASA制作的信息圖。

圖解：勇氣号背陰處的溫度曲線（左前避險攝像頭），橫軸為勇氣号以火星日為單位的工作日期，縱軸為溫度。圖源：NASA/JPL-Caltech/Cornell/NMMNH

（四）火星上有哪些火星車探測器？截至2022年6月，這顆紅色星球上共有6輛火星車。其中旅居者号、勇氣号、機遇号、好奇号和毅力号這五個屬于NASA，另一個祝融号則屬于中國國家航天局。

九、其他幾個有趣的知識火星上的奧林匹斯山是整個太陽系中最大的火山。它高21公裡，大約是珠穆朗瑪峰的2.5倍。

圖解：海盜1号軌道飛行器拍攝的奧林匹斯山的火山口及懸崖。圖源：NASA

火星上最大的衛星火衛一，每年以大約2厘米的速度逐漸接近火星。在5000萬年内，火衛一将撞擊火星，或者被引力撕碎，在紅色星球的周圍形成一個圓環。

幾十億年前，火星與地球非常相似，行星表面的大部分被液态水覆蓋，甚至海洋中可能有原始的生命形式存在。但是，後來這顆紅色星球失去了大氣層，幹涸了。

從19世紀末到20世紀初，許多天文學家在火星表面觀測到了運河網絡。有些人認為，它們是外星人文明建造的灌溉水道。但事實證明，這是一個視覺錯覺。

願我們能在這顆紅色星球上有更多的新發現。享受天文觀測的樂趣吧！

文字版權：Vito Technology, Inc.

BY:Star Walk

FY:Xiaoc

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