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 哈伯太空望遠鏡所見的火星 | ||||||
| 曆元 J2000[1] | ||||||
| 2.492 3×108 km 1.666 AU | ||||||
| 2.066 2×108 km 1.381 AU | ||||||
| 2.279 366 4×108 km 1.523 662 31 AU | ||||||
| 226,939,986 km 1.517 000 11 AU | ||||||
| 1,429,033,627 km 9.552 5 AU | ||||||
| 0.093 412 33 | ||||||
| 686.980 地球日
(1.881 儒略年) 668.5991 火星日 | ||||||
| 779.94 日 (2.135 儒略年) | ||||||
| 24.13 km/s | ||||||
| 26.50 km/s | ||||||
| 21.97 km/s | ||||||
| 1.850 61° (對太陽赤道5.65°) | ||||||
| 49.578 54° | ||||||
| 286.462 30° | ||||||
| 2 | ||||||
| 3389.5 km (0.532 倍於地球) | ||||||
| 3396.2 km (0.532 倍於地球) | ||||||
| 3376.2 km (0.531 倍於地球) | ||||||
| 0.007 36 | ||||||
| 1.441×108 km²
(144,798,465 km²) (0.282 倍於地球) | ||||||
| 1.631 8×1011 km³ (0.151 倍於地球) | ||||||
| 6.418 5×1023 kg (0.107 倍於地球) | ||||||
| 3.94 g/cm³ | ||||||
| 3.693 m/s² (0.377g) | ||||||
| 5.02 km/s | ||||||
| 1.026 地球日 (24.622 9 h) | ||||||
| 868.22 km/h | ||||||
| 25.19° | ||||||
| 21 h 10 min 44 s (317.681 43°) | ||||||
| 52.886 50° | ||||||
| 0.15 | ||||||
| ||||||
| 最大：-2.91 衝：平均-2.0 | ||||||
| 3.5″－25.1″ 衝：平均17.9″ | ||||||
| 6.36 hPa (平均半徑) 0.4－8.7 hPa (季節變化) | ||||||
| 0.020 kg/m³ | ||||||
| 95.32% 二氧化碳 2.7% 氮氣 | ||||||
火星是太陽系由内往外數的第四顆行星，屬於類地行星，直徑為地球的一半，自轉軸傾角、自轉週期相近，公轉一週則花兩倍時間。在西方稱為戰神瑪爾斯，中國則稱為「熒惑」，因为它荧荧如火，位置、亮度時常變動。橘紅色外表是因為地表的赤鐵礦（氧化鐵）。[3]英文裡前綴areo-即為火星。
火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍佈，沒有穩定的液態水體。二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發生。與地球相比，地質活動不活躍，地表地貌大部份於遠古較活躍的時期形成，有密佈的隕石坑、火山與峽谷，包括太陽系最高的山：奧林帕斯山和最大的峽谷：水手號峽谷。另一個獨特的地形特徵是南北半球的明顯差別：南方是古老、充滿隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原。火星兩極皆有水冰與乾冰組成的極冠，會隨著季節消長。
在1965年水手4號首次飛掠火星之前，很多人猜測火星上有液態水，因為望遠鏡觀測到的明暗特徵猶如陸地和海洋，而一些細長條紋則被認為是灌溉用的運河。雖然之後證實細線並不存在，可能只是錯視，但火星的確可能擁有液態水，甚至生命。[4]火星快車號和火星偵察軌道器的雷達資料顯示兩極[5]和中緯度[6]地表下存在大量的水冰。2008年7月31日，鳳凰號直接於表土之下證實水冰的存在。[7]
火星目前有三艘運作中的探測船，分別是火星奧德賽號、火星快車號和火星偵察軌道器，數量是太陽系內除了地球以外最多的。地表還有很多火星車和著陸器，包括兩台火星探測漫遊者：精神號和機會號，和最近結束任務的鳳凰號。根據觀測的證據，火星以前可能覆蓋大面積的水。亦觀察到最近十年內類似地下水湧出的現象。[8]火星全球勘測者則觀察到南極冠有部份退縮。[9]
火星有兩個天然衛星：火衛一和火衛二，形狀不規則，可能是捕獲的小行星。在地球，火星肉眼可見，亮度可達-2.9，只比金星、月球和太陽暗，但在大部分時間裡比木星暗。
目录[隐藏] |
[编辑] 觀測史
火星的火红色，自古就吸引着人们，在中國為熒惑、希臘則為戰神。此時火星觀測和其他天體般，大部分是為了占星，而後漸漸涉及科學方面，如克卜勒探索行星運動定律時是依據第谷积累的大量而精密的火星運行觀測資料。
望遠鏡出現後，人们对火星可以进行更進一步的觀測。使用望遠鏡观测星空的伽利略所見的火星只是一個橘紅小點，然而隨著望遠鏡的發展，觀測者開始辨別到一些明暗特徵。惠更斯依此測出火星自轉週期約為24.6小時，而他亦為首次紀錄火星南極冠的人。一開始由于各人各自觀測，意見不一致，地名也未統一（例如用繪製者名字命名）。後來義大利的喬范尼·斯基亞帕雷利統合了各家說法而繪製了地圖，地名取自地中海、中東等的地名和聖經等作為來源，而其餘則依照舊有的觀念：暗區被認為是湖（lacus）海（mare）等水體，如太陽湖、塞壬海、明顯的暗大三角——大瑟提斯；而亮區則是陸地，如亞馬遜。這個命名系統一直延續下來。
當時，斯基亞帕雷利和同期觀測者一樣，觀察到了火星表面似乎有一些從暗區延伸出的細線，因為對於暗區是水體的傳統，這些細線命名為水道（canali）。而後來觀察到暗區會在冬季時縮小、夏季時擴張，有人提出暗區是植物覆蓋、而暗區的擴大縮小則是消長所引起的，改變以往認為暗區是水的說法。帕西瓦爾·羅威爾觀察到並宣稱那些「水道」其實是人工挖掘的「運河」，用來灌溉植物，因為水道應太細不可見，而看到的細線應是灌溉出的大片植物。风靡大众的火星科幻和火星人即源于此。不過這些細線大多已證明是不存在的，部分則是峽谷或隕石坑後延伸出的深色沙子。而火星表面颜色的改变则是因为沙被風吹移，或發生火星塵暴。
到了太空時代，水手4號傳回的充滿隕石坑的火星照片粉碎了人們對火星文明的幻想，認為火星只是一處如月球般佈滿隕石坑的死寂星球。但隨著往後水手9號等的巨大峽谷、火山和疑似流水遺跡的發現，火星的獨特性、液態水和生命的可能又重新引起人們的興趣。（見#火星探测）
[编辑] 物理特征
火星半徑約是地球的一半，體積為15%，質量為11%，表面積相當於地球陸地面積，密度則比其他三顆類地行星還要小很多。[10] 以半徑、質量、表面重力來說，火星約介於地球和月球中間：火星半徑約為月球的兩倍、地球的一半，質量約為月球九倍、地球的九分之一，表面重力約為月球的2.5倍、地球的2.5分之1。
[编辑] 公轉自轉
火星與太陽平均距離為1.52AU，公轉週期為687地球日，1.88地球年（以下稱年），或668.6火星日。而平均火星日為24小時39分35.244秒[11]，或1.027491251地球日。[12]
火星自轉軸傾角為25.19度，和地球的相近，因此也有四季，只是季節長度約為兩倍。由於火星軌道離心率大，為0.093（地球只有0.017），各季節長度也不一致，又因遠日點接近北半球夏至，北半球春夏比秋冬各長約40天。今年，5月21日為北半球冬至，10月26日為春分。
火星軌道和地球的一樣，受太陽系其他天體影響而不斷變動。軌道離心率有兩個變化週期，分別是9萬6千年和2.1百萬年，於0.002至0.12間變化[13]；而地球的是十萬年和41.3萬年等，於0.005至0.058間變化（見米蘭科維奇循環）。目前火星與地球最短距離正慢慢減小。至於自轉軸傾角，火星目前是25.19度，但可由13度至40度間變化，週期一千多萬年，不像地球的穩定處於22.1和24.5度間，是因為火星沒有如月球般的巨大衛星來維持自轉軸。[14]也因沒有大衛星的潮汐作用，火星自轉週期變化小，不像地球的會被慢慢拉長，因此現今兩行星的自轉週期相近只是暫時現象。
[编辑] 地質
火星地表充滿撞擊坑，根據撞擊坑密度可判別出地表年齡：撞擊坑大而密集處較老，反之則年輕，進而將地質年代分為三個階段：諾亞代、赫斯伯利亞代和亞馬遜代。諾亞代的火星有大量隕石撞擊，火山等地質活動旺盛，有全球性磁場甚至是板塊運動，亦可能有溫暖潮濕的大氣、河川和海洋；之後的赫斯伯利亞代和亞馬遜代則是漸漸演變成現在的樣子：大氣稀薄、地表沒有穩定的液態水。
一個原因是因為火星比地球小，表面積與體積的比例較大，因此火星的冷卻得比地球快，地質活動趨緩，磁場和板塊運動消逝。這也是大氣變薄的因素，進而使液態水無法穩定存在。
現今乾燥火星的地質活動以風力為主，如吹蝕、磨蝕等風蝕作用，和沙塵遇地形阻礙而填積、侵積等風積作用。（名詞解釋：[15]）前者形成如廣泛分布於梅杜莎槽溝層的風蝕脊[16]，後者則如大瑟提斯高原上撞擊坑下風處的沙塵堆積，和撞擊坑中常見的沙丘。
[编辑] 大氣
火星大气层很薄，表面平均氣压只有約6百帕，比地球表面氣壓的1%還小，相當於地球表面算起35公里高的氣壓。這是由於火星磁層已消逝，太陽風能直接接觸、颳去大氣外層分子，使大氣層越來越薄。大氣成分为95%的二氧化碳，3%的氮气，1.6%氢气，很少的氧气、水氣等，亦充滿著很多懸浮塵埃，吸收藍光使天空成黃褐色。[17]地表温度白天可達28℃，夜晚可低至-132℃，平均-57℃。雖然二氧化碳量是地球的數倍，但因氣壓低且缺乏水氣，溫室效應只有10℃，比地球的33℃低。[18]2003年火星大衝時地面望远镜在大气中发现了甲烷；2004年3月，火星奧德賽號确认了这一发现。由於甲烷易被紫外線分解，存在甲烷表示现在或者最近几百年内在火星上存在製造甲烷的来源，火山作用、地質作用、彗星或小行星撞击甚至生物來源如甲烷古菌等都有可能。[19] [20]
[编辑] 氣候
由於火星的自轉軸有明顯傾斜，亦有明顯的四季變化，不過一季約為地球的兩倍長。另一不同於地球的是，火星的軌道離心率比地球大，也就是火星在近日點、遠日點時與太陽的距離差別較大，當位於近日點時，南半球處夏季，比北半球遠日點夏季所造成的升溫更強。
- 大氣環流
火星大氣環流主要為單胞環流，由赤道相對熱空氣上升，漂至極區下沉，再沿地面回到赤道。另外，在火星的夏半球，極冠的二氧化碳昇華進入大氣，使氣壓升高；而冬半球由於二氧化碳凝華，氣壓下降，由於進出大氣的二氧化碳量高達25%，造成南北壓力差，空氣便傾向由高壓的夏半球流向低壓的冬半球，形成另一依季節而變向的環流。因此火星的天氣系統趨向成為全球性的，例如塵暴。[1]
[编辑] 天氣現象
- 塵暴
由於火星氣壓低，當太陽甫照地表時，大氣便能快速增加動能，風速大，加上低重力，塵埃很容易被捲入空中。而就在南半球春夏季時，增溫快，易形成強烈的風，捲起的狂沙再加強增溫，風速更快，終於形成塵暴，從太空可看到一片褐色塵雲旋轉、移動。而這些區域性塵暴有些甚至發展成全球性塵暴，將整個星球籠罩在橘霧之下。例如水手9號剛到達火星的時候，火星就被全球性塵暴遮住而無法觀測；2007年7月到8月初，精神號與機會號就因沙塵暴的發生，太陽能板接收不到足夠的光線而暫停工作。[21]
- 塵捲風
塵捲風常見於地球的乾燥沙漠，而在火星也一樣常見，只是尺寸更大：地球上的可寬數公尺、高數十公尺，火星的塵捲風則通常有數十公尺寬、數百公尺高，而最大可再大十倍，比地球的龍捲風還大，且風速可超過每秒30公尺。和地球的塵捲風一樣是光照加熱地表空氣而形成的，在春夏季白天中午的前後幾小時內很常見。塵捲風形成後可維持並遊走一段時間，經過之處因捲走上層沙塵露出底下不同色的沙而留下深色軌跡。火星全球勘測者等的衛星照片顯示各緯度皆有發現大片交織的塵捲風軌跡，古瑟夫撞擊坑中的精神號亦不時見到行進中的塵捲風。由於塵捲風可達數公里高，不斷捲起的塵埃可能是火星大氣充滿塵埃的重要原因。
另外，塵捲風內部的沙塵會摩擦起電而帶電。較大的沙與較小的塵碰撞摩擦時，塵傾向帶負電，然後沙、塵因重量差異分開至底部和頂部，產生電場。地球上的可測量到約20千伏/公尺，雖然比地球產生閃電的最小電場小約一百倍，但火星大氣稀薄，較易將氣體破壞，況且火星塵捲風更大，電場可能更強，因此電弧或閃電就可能在塵捲風內部產生。[22]
- 雲霧
火星的雲不像地球那麼多又較厚實，由於冷、乾、氣壓低，火星的雲通常不多且薄，有些是水冰構成，有些是乾冰構成，如果參雜沙塵則由白色變成黃色的黃雲，另外一些常見的雲，如塔爾西斯和埃律西昂的山雲、
太陽宇宙觀對地球影響之探討
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