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周末别贪睡!火星合月、五星联珠一次看个够

2018-03-13 09:28 来源:科普中国微平台 
2018-03-13 09:28:49来源:科普中国微平台作者:责任编辑:白璐

  本文作者:肖攀峰,中国科学院天体物理博士

  本文审稿:苟利军,中国科学院大学天文学教授

  3月10日8时37分,天空将上演火星合月的天象。所谓火星合月,是指火星与月亮位于同一黄经上,火星距月亮很近的天象。

  由于时值北半球春季,日出时刻较早(以北京地区为例,3月10日的日出时刻是6时33分),所以本次火星合月的准确时刻实际是在白天,我们不能用肉眼看到火星距离月亮最近的时刻。

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红色的火星

  但是在日出前,火星相距月亮也并不算太远,两者相伴成趣,我们依然可以欣赏到非严格意义上的“火星合月”。

  火星

  火星是地球轨道外的第一颗行星,它和地球同属于类地行星,平均密度较大、表面是固体,个头没有木星、土星等巨行星那么大。由于火星表面覆盖大量的氧化铁矿物,使得它的颜色呈红色。火星在中国古代被称为“荧惑”,因为它荧荧如火,位置、亮度时常变动。

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火星和地球的大小比较

  观测时间和方位

  火星2时10分从东南方升起,一轮呈反“D”字形的下弦月位于火星上方,随着地球的自转,月亮和火星在早晨6时移动到了南方,地平高度分别达到了29°和25°(此时也是月亮地平高度最高的时刻,便于观测,当天月亮的中天时刻为5时52分),在此之后,受日出的影响,火星渐渐湮没消失在耀眼的阳光里。

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反“D”字形的下弦月

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月亮和火星依次升起

(红色十字丝标出的是火星,

火星上方的白色亮点是月亮)

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“火星合月”在日出前可见

  因此,在3月10日2:30-6:00的这一时段里,我们可以在东南方看见火星和月亮在一起,距离很近,火星位于月亮以南约4°的位置。

  火星合月的看点

  此次的火星合月,还有一大亮点是可以看到多颗明亮的天体呈一字排列,上演“五星联珠”的景象。

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火星合月时还有“五星联珠”

  (黄色方框圈出了这五颗“亮星”,从左至右依次是土星、火星、月亮、心宿二、木星,蓝色标尺标示的是星星在天球上距离的角度)

  这几颗亮星横跨天空接近45°,以月亮过中天时为例(10日5时52分):

  1. 在月亮和火星的东南方约13°处是有“指环王”之称的土星(地平高度23°,视星等0.88等);

  2. 在月亮的南方约4°是火星(地平高度25.5°,视星等0.97等);

  3. 在月亮的西南方约16°处则是天蝎座中最耀眼的红色亮星——心宿二(地平高度23.5°,视星等1.37等);

  4. 在心宿二的西北方约17.5°处是木星(地平高度30°,视星等-1.96等),在八大行星中,它的亮度仅次于金星。

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距离月亮和火星13°的土星

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距离月亮16°的天蝎座“心脏”——心宿二

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距离心宿二17.5°的木星

  此外,土星和火星此时正好位于银河的两侧,在天气晴朗、天光污染小的地方可以在土星和火星之间看到一条暗弱的银白色银河光带横贯天空。

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火星合月时银河清晰可见

(红色十字丝标示的是火星,

火星正上方4°处是月亮)

  结尾的彩蛋:火星大冲

  最后附送彩蛋一枚——在今年的7月27日13时12分,将迎来火星大冲的罕见天象,每隔15年-17年才会发生一次火星大冲。

  当太阳、地球和火星正好位于一条直线上,且地球和火星位于太阳的同一侧时,称为“火星冲日”,每隔780天左右发生一次火星冲日;当火星冲日发生在火星的近日点附近时,称为“火星大冲”,上一次的火星大冲还是在2003年8月27日,下一次的火星大冲则要等到2035年了。

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火星的视直径对比

(左图是普通冲日时的火星视直径,

右图是今年火星大冲时的火星视直径)

  火星大冲前后,火星和地球之间的距离最近(火星和地球的距离在5500万千米和4亿千米之间变化,2018年7月两者的距离将接近到5760万千米),并且由于火星被太阳照亮的一面完全朝向地球,因此是观测火星的绝佳时机,届时火星行至自2003年8月至2035年9月间与地球距离最近的位置,火星将类似“超级月亮”一样,成为一颗“超级火星”,又大又亮,成为全天仅次于金星的亮星。

  火星大冲时,由于火星和地球的距离达到极近,是发射火星探测器的绝佳发射窗口,此时向火星轨道发射环绕火星或着陆火星的航天器,其大椭圆轨道(即地球-火星转移轨道、霍曼转移轨道)相对较小,探测器飞行的轨道路径相对较短,能节约大量的燃料和飞行时间,对于航天测控的精度要求也比非火星大冲时段低很多。

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地球-火星转移轨道

  上一次2003年火星大冲时,美国宇航局(NASA)就发射了“机遇”号火星探测器,原定在火星表面工作3个月,但它超乎想象地完成了科学任务,自2004年1月25日成功登陆火星以来,“机遇”号火星漫游车已在火星上成功运转了14年多,成为人类有史以来最为成功的火星探测任务之一。

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“机遇”号火星漫游车

  另一个大家更为熟悉的利用火星大冲年份发射火星探测器的例子就是今年2月7日,美国SpaceX公司“重型猎鹰”火箭首飞时,发射的那台将要进入火星轨道的红色特斯拉跑车了,虽然发射时间比真正的火星大冲早了几个月,而且跑车也不能算一台真正的火星探测器。

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“重型猎鹰”首飞时的载荷——一辆

  红色特斯拉跑车

  即使今后人类想要实现载人登上火星之类堪比“阿波罗”登月计划的宏伟工程,也一定会选择在火星冲日特别是火星大冲前后来发射载人航天器,相信没有谁会在地球和火星相距4亿千米时突发奇想地来一发火星计划的。

[责任编辑:白璐]

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