去年7月27日,作为重磅天象之一“火星冲日”让广大天文迷彻夜欣赏这颗明亮的红色星球,直呼大饱眼福。
什么是火星冲日?先解释一下“冲日”,“冲日”,是指行星绕日公转运行到与太阳视黄经相差180度的位置时,即为“冲日”(Opposition)。“冲日”是外行星才会有的天象,比如“火星冲日”、“木星冲日”等,但绝不可能出现“金星冲日”或“水星冲日”。
“火星冲日”时,火星与地球、太阳几乎成一条直线,地球处于太阳与火星之间。火星与太阳就像在玩捉迷藏,你升起时我落下,你落下时我升起,观测不受日照的影响,加之火星与地球的距离达到了极小,且火星向阳的半球在“冲日”时完全朝向地球,因此冲日前后是观测火星的好时机,几乎可以整晚看到火星。
根据地球和火星的公转轨道根数计算,每隔26个月就会发生一次“火星冲日”(Mars Opposition),下一次的“火星冲日”将发生在2020年的10月13日。
而此次又适逢十五年一遇的“火星大冲”,火星亮度提升,是肉眼观看火星的绝佳机会。而且“火星大冲”时,由于地火距离达到极小,探测火星的航天器可以在火星冲日前约3个月发射,利用霍曼转移轨道来飞抵火星轨道,可以极大地节省燃料,可谓是人类探索火星的最好窗口。
内容来源:上海科普
我们抬头望天,仰望星空,你可知道满天的星斗天体,经常都在上演不同的天象,我们最为熟悉的天文现象是日食和月食,那是发生在太阳、地球和月球三者之间的故事。还有很多天象是发生在太阳和太阳系的八大行星(除地球外)之间的,其中比较常见的天文现象就是:“凌日”、“合日”和“冲日”了。
金星凌日天象
所谓的“凌日现象”,是指类地行星圆面经过太阳的现象,此时行星位于地球和太阳连线之间,地球上的观察者能够看到一个小黑点在太阳表面缓慢移动,能够出现“凌日现象”的在太阳系大行星中,只有水星和金星。而所谓的“合日现象”,是指此时行星位置位于地球和太阳连线的延长线上,也就是位于太阳背后,其实不能看到该行星,该行星与太阳同升同落。
2012年金星凌日轨迹图
所谓行星“冲日现象”,是指地球上观察该行星和太阳的角度呈现180°的相差,即太阳、地球、行星三者呈一条连线,而地球位于中间,地球轨道内的水星和金星是没有“冲日现象”的,火星、木星、土星、天王星和海王星等地外行星才有“冲日现象”。
启明星
今天我们来聊聊“金星凌日”现象,由于金星是距离地球最近的行星,所以在地球上观察金星,是除了太阳和月球之外,最为明显的天体了,当清晨金星出现在东方的天空时,被称为启明星;当傍晚金星出现在西方的天空时,被称为长庚星,最亮时亮度可达-3.3至-4.4等。
金星凌日
由于金星如此明亮明显,所以当金星划过太阳圆面发生“金星凌日”天象的时候,在地球上的人们就会清晰的观察到金星像一个小黑点一样在光亮的太阳表面划过。金星绕太阳公转的周期约为224天,我们地球绕太阳公转的周期约为365天,他们两者的会合周期约为583天,那么是不是意味着,每隔一年多就能看到一次“金星凌日”现象呢?
金星凌日示意图
其实不然,八大行星的公转轨道虽然具有共面性的特征,但是彼此之间还是有一定的夹角,在绝大多数金星和地球会合的时候,与太阳并不在一条直线上,也就是在地球上观察金星无法划过太阳表面,而是在太阳边上划过。因此,实际能够观察到“金星凌日”的时间间隔要长的多,大约每隔100多年才能发生两次。
2012年金星凌日示意图
“金星凌日”通常是两次凌日为一组出现,时间间隔为8年,比如在本世纪之前的那组金星凌日是发生在:1874年的12月和1882年12月。然后过了100多年之后,到了21世纪的2004年的6月8日和2012年的6月6日,是最近发生的金星凌日现象了,如果大家错过了这两次金星凌日现象,那么就要再等100多年了,直到2117年和2125年才能再次看到“金星凌日”现象了,估计目前地球上的人们,很少能够看得到了,所以“金星凌日”是一辈子才有机会看一次的天象。
金星凌日
【延伸阅读】
太阳系八大行星系列之二:金星
金星是距离地球最近的行星,人类为什么不选择登陆?
什么是“土星合月”天象?
对于火星而言,“冲日”意味着什么?这颗红色行星离地球这么近,我如何能获得最佳视野?
在火星发生“冲日”的现象时,太阳、地球和火星会在同一条直线上,其中地球会在我们相邻的行星和恒星之间。所有比地球离太阳远的行星都会经过相似的“冲”的点。由于火星和地球轨道的椭圆性(偏离平面上的圆形轨道),这种对齐不会经常发生,比如按我们的日历来说,这种现象大约每26个月发生一次。
因为我们所在的地球那边背对着太阳的时候产生夜晚,所以火星冲日最清晰可见的时候是在任何当地时间的午夜左右。这个位置也与近日点重合(大约在一周内),近地点是火星在绕日轨道上最靠近地球的点,因此火星在天上会显得最大最亮。在近地点,火星会离我们约0.5个天文单位(大约是地球到太阳的一半距离)。
因此会是1年来用业余望远镜对火星观测得到最好效果的时候。火星与天上另外两个最亮的光源形成一个三角形使观测变得更容易:他们是环状行星土星,还有星宿二(天蝎座中一颗明亮的恒星)。想要获得更多用肉眼在天上定位火星的帮助,请查看有用的寻星图。
值得记住的是,由于地球自转,天上的物体每晚在同一个地方比前一天早四分钟出现。因此虽然会冲日,火星在几周内还是会相对较亮。
火星逆行
每晚这种四分钟的渐进式位置变化也有助于解释为什么有时候火星在天上会往反后移动,这种现象被称为“逆行”。由于在地球观测有一个特点,那就是地球的自转使你每晚看到天空中的同一个点会比前一晚早四分钟,所以包括火星在内的天体,看上去像一夜一夜像东移动的感觉。然而,火星大约每隔两年就会出现原路返回然后从西向东移动数月,然后才会恢复到正常向东移动。
你可能听说过有人埋怨火星逆行的时候会让日子特别忙碌或者引发一连串的倒霉。实际上宇宙中并没有什么神秘的力量会让你不断地犯错或心情不太好。那只是几何而已!
当地球在自己轨道上追上火星时,它在天空中看上去就会像向后退一样。由于地球运行速度比火星快且绕日轨道更小,使得我们的星球可以在火星大概绕日一圈的时间里走两趟,因此火星上的一年相当于地球上的两年。当地球经过火星时,就像在赛车更窄的内道里,两颗行星间的相对运动意味着火星看上去像减速、停下来,然后短暂地朝另一个方向前进,然后再次恢复正常。
好奇号火星车
同样是这颗红色星球的一个重要的周年纪念日。NASA的好奇号火星车已经在火星上穿越了两个火星年了(或大概4个地球年)。设计和运行“好奇号”的团队的主要科学目标是评估火星是否曾经是可居住的星球,即使是对于微生物等不那么复杂的生命形式来说。
设计和运行“好奇号”的团队的主要科学目标是评估火星是否曾经是可居住的星球,即使是对于微生物等不那么复杂的生命形式来说。
除了要分析火星上的石头和沙子,庞大的工作量中还包括要对天气状况进行长期跟踪。了解所观测到的天气现象到底是周期性的还是偶然的,一般来说是研究他们起源的重要线索。例如,NASA宣布,有证据表明火星表明曾经有液态水。这个证据首先以深色条纹的形式出现,这些条纹是夏天在火星的表面形成的,但到秋季又消失了,意味着条纹跟火星上的温度变化有关系。
火星好奇号漫游者在火星的大风火山口进一步观测到一个事件,更突出了在多年时间里监测天气模式的重要性。好奇号第一次抵达这颗行星时测量到它的火山口排放甲烷的峰值。还好我们有跨年的观测,科学家们现在知道尽管火山口的温度和压强还有其他季节性的变化,相似的情况在次年的秋天并没有再次发生。这种偶发性的事件似乎依然无法解释,但这种喷发的存在为微生物能否在这种多变环境下繁衍提供了线索。地球上甲烷的一个主要来源是牛胀气,因此我让你提出自己的理论
随着好奇号继续探索火星表面以寻找生命潜力的证据,至少在过去,机遇号也在火星上继续进行着令人印象深刻的探险。机遇号在4300个火星日(可称为sol)前,也就是2004年抵达火星,目前正在寻找“奋斗撞击坑”边缘土壤中的粘土矿床。NASA在2010年与它的姐姐勇气号失去了联系。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. Sabrina Stierwalt
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