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火星天文学

来源:论文联盟  作者:梁晓鹏 [字体: ]
火星天文学   本文提供了从火星观测到的天文现象的信息和图像。许多情况和地球上所观测的相同或相似,但有时候却截然不同,比如说,傍晚和凌晨时观察到的地球景象。
  
  季节
  
  火星的轴面刃倾角为25.2°,和地球的23.45°相当接近。因此和地球一样,那里也有春、夏、秋、冬。和地球一样,南北半球在相对的时段都有夏季和冬季。
  然而,火星却比地球的离心率大得多,因此每个季节的长度不同,程度甚于地球:
  
  这意味着南北半球的冬和夏的长度和强度均不同,北方的冬天温暖但短暂(因为火星在近日点附近速度快),而到了南方,冬天则又长又冷(火星在远日点速度缓慢)。同样北方的夏季长且冷,南方的夏天短且热。因此,南半球比北半球的极端温度要大得多。
  下表列出了2002年以来,不同的火星轨道上各个季节的时间:
  
  火星上由于缺乏江河湖海这样的水体及其他产生缓冲效应的类似因素,其季节滞后仅仅一两天而已。因此,火星上春季的温度大致上是夏季的镜像,秋季的温度相当于冬天的镜像。如果火星是个圆形轨道,夏至和冬至后的一两天就会出现最高温和最低温,而不像地球上的大约一个月之后。春季温度与夏季温度之间的唯一差异是因火星轨道较高的离心率所致:北方春季时的火星比北方冬季时距离太阳远,所以春季正巧比夏季稍凉,秋季比冬季稍暖。然而,在南半球情况恰恰相反。
  当然,春夏的温度变化比发生在火星上的一天的巨大变化小多了,正午当地的温度可以达到极致,但到了半夜一落千丈,到另一个极端,和地球上的沙漠地区类似,只是明显得多。
  有趣的是,地球(或火星)的轴面刃倾角和离心率并非固定不变,而是随着太阳系其他行星产生的引力干扰而发生变化,当然这一般都发生在几万或几十万年的时间上。因此,地球通常的离心率大约在l%徘徊,可以增至6%。到遥远的未来的某一天,地球电得对付长度截然不同的季节所产生的相关问题,更不用说随之而来的气候异常。
  除了离心率之外,地球的轴面刃倾角也可在21.5°~24.5°间变化,而且这个“倾斜周期”为41 000年。科学家相信,这些周期变化和其他类似的周期变化(比如说“米兰科维奇周期”)导致了冰河时代。相比之下,火星的轴面刃倾角变化比地球大得多,为15°~35°,周期时间长达124 000年。据最近的探测数据显示,火星的轴面刃倾角变化可以大到0°~60°。显然,地球的卫星——月球在控制地球的轴面刃倾角方面发挥着重要的作用,而火星没有这样的稳定化因素,所以其轴面刃倾角的变化会混乱不堪。
  
  天空的颜色
  
  在黎明和黄昏时分,火星天空的颜色呈红色,略带粉红,但临近日落时为蓝色,这与地球上正好相反。在火星的白天,天空呈现“奶油糖果”颜色,即黄褐色。在火星上,瑞利散射的影响通常都非常小,科学家认为这是由于火星尘埃中含有1%的磁铁矿所致。由于火星大气中灰尘的影响,在火星上黄昏和黎明持续时间很长。有时候,由于云层中冰冻微粒散射光的缘故,火星天空呈紫色。
  制作精确的真色火星图像极其复杂。在公开的复制图像中,火星天空的颜色已经有很大变化,其中许多图片经过处理以增大科学价值,而不是在展示其真实的色彩。
  
  地球与月球
  
  从火星上看,地球就像金星一样,属于带内行星。肉眼看上去,地球和月球都呈星状,但是通过望远镜则只能看到月牙状的地球,且能够看到一些细节。
  如果在火星上观察,能够看到月球环绕地球运行,肉眼就很容易看到。相比之下,从地球上无法用肉眼看到其他行星的卫星,只有通过望远镜才能发现这类卫星。
  地球和月球在最大角距时,很容易被看成一对双星,但一个星期之后月球变为一个光点(肉眼可以看见);再过一个星期,月球到达另一端的最大角距。地球和月球的最大角距因两者之间的相对距离而截然不同:地球距火星最近(接近下合)时大约17’,距火星最远(接近上合)时大约只有3.5’。试比较,从地球看时,月球的视直径为31’。
  最小角距不到1’,偶尔也能看到月球凌地球而过或隐没于其后。凌地时就相当于地球上看到的火星隐没在月球后,因为月球的反照率比地球小得多,整体亮度会降低,当然幅度非常小,如果不经心用肉眼则几乎不会发现,因为月球比地球小许多。
  标准时间2003年5月8日13时的火星MGS地球和月球图,非常接近自太阳的扯断伸长率,距离火星0.930天文单位。视星等级为-2.5和+0.96。在不同时间由于地球与月球的距离和位相不同视星等也不同。
  从火星上观察,逐日的月球图相对于地球上所看到的要变化大。火星上看到的逐日月球相位变化很小,它与地球的相位匹配,会随着地球与月球环绕太阳旋转而逐渐变化。从另一方面来讲,在火星上人们能够看到月球旋转,轨道周期相同,还会看到月球另一侧的特征,而这一点在地球上是看不到的。
  既然地球是一颗带内行星,从火星上偶尔也能看到地球凌日的情景,下一次将发生于2084年。当然也能看到水星和金星凌日。
  
  火卫一和火卫二
  
  火卫一的角直径看上去仅仅是地球上看到的满月的1/3,火卫二看上去有点像恒星,带有一个几乎分辨不出的圆盘。火卫一运行得很快,西出东落;而火卫二东出西落,但运行速度比一个火星日慢数小时,因此自出至落得两天半。
  火卫一的最大亮度呈“满月”时大约-9或-10,而火卫二大约-5。相比之下,地球上看到的满月亮度相当大,星等可以达到-12.7。火卫一的亮度足以投影,火卫二仅比地球上看到的金星稍亮一点。当然,正像月球一样,火卫一和火卫二在非满相时要昏暗得多。火卫一的相位和角直径每小时都在变化,这与月球不同,火卫二太小,其相位是肉眼所看不到的。
  火卫一和火卫二的赤道轨道都为低倾角,距火星的环绕距离较近,所以火卫一在北纬70.4°偏北或南纬82.7°偏南都看不到。在高纬度(小于70.4°)会看到火卫一角直径明显较小,因为距离遥远;从赤道观察火卫一就会看到火卫一角直径在出没时也明显要小于上空时分。
  在火星上能够观察到火卫一和火卫二凌日的情景。火卫一凌日也可称为火卫一偏食日,因为火卫一的角直径只达到太阳直径的一半;然而,凌日这个术语用于火卫二再合适不过,因为它在太阳的圆盘上只就那么一个小点。论文联盟WwW.LWlM.com
  既然火卫一的赤道轨道是低倾角,那么季节性的变化就会发生在火卫一的阴影投射到的火星表面的纬度位置,从最北到最南循环往复。在火星的任何一个地理位置,每个火星年都有两个间隔时间,期间火卫一的阴影通过,在那个地理位置,火卫一凌火现象在每个间隔段会出现六次左右。火卫二也差不多,只是每段间隔时间凌火现象要么不出现,要么只出现一次。
  显而易见,阴影总是落在“冬半球”,春分和秋分时经过赤道除外,因此火卫一和火卫二在火星北半球和南半球的秋冬                       
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