又亮又大的火星“沖”過來了

楊侖

7月27日，火星大沖。古代被稱為熒惑的天體將再一次與地球、太陽連成一線，和地球來個“親密接觸”，成為徹夜可見的紅星。從觀感上看，無論是在過去15年，還是未來17年的時間里，我們都沒有如此好的機會仔細端詳夜空中的紅色行星。

三星一線帶來的行星沖日

所謂沖，就是太陽與行星分列地球兩側，而且三者在黃道面的投影形成一條直線。當行星沖日時，火星與地球距離相對較近，而且整夜可見，特別適合進行觀測，因此，行星沖日也是每年天象的重頭戲。

今年，則是五星沖日的年頭。木星、土星、火星、海王星、天王星輪番上演沖日大戲。由于火星離我們最近，因此火星沖日一直以來備受關注，更何況，今年還是10多年才有一次的火星大沖。

地球與火星均圍繞太陽公轉，如果把公轉軌道比喻成賽道，那么地球在“跑道”的內側，跑得比火星要快一些。在地球上一年約等于365天，火星上1年則約等于687天，因此每隔2年又2個月的時間，地球就會從后面追上火星。

“地球和火星軌道均為橢圓形，因此每次沖日時，火星與地球的距離不同，如果沖日時火星恰好位于近日點附近，這就叫做大沖。”北京天文館助理研究員馬勁告訴筆者，“大沖是非常適宜觀測的，此時由于與地球距離非常近，因此看起來明亮而又通紅。”

上一次火星大沖在2003年8月。“那也是6萬年來火星與地球最近的一次，兩顆行星最近的距離約為5500多萬公里。今年火星大沖僅次于2003年。”馬勁說。

今年火星大沖的時間是7月27日深夜11時后。在火星沖日的前后幾天都適宜觀測。這幾天當太陽落山時，火星從東方升起，日出時才從西方落下，對于北半球的觀測者來說，火星在當地午夜時分位于正南方。

10多年一次的觀測良機

下一次火星大沖，是2035年的9月，距今17年。火星大沖周期為何是15或17年？這與地球與火星的匯合周期有關。

事實上，火星大沖最理想的位置是地球位于遠日點，火星位于近日點，這樣兩者距離最小，火星看著最亮。“不過這樣理想的狀態并不存在，因為地球遠日點與火星近日點存在著53°的夾角，”南京大學天文與空間科學學院教授周禮勇介紹，“所以只要火地距離比較接近理想中的最小值，就可以認定是大沖了。”

由于公轉周期不同，地球每次“追上”火星時，兩者的位置都會比上一個匯合點前進一點點，直到累計15年或17年時，地球恰巧“追上”位于近日點附近的火星。而后又是新一輪的追趕，以15或17年的時間為周期周而復始。

實際上，并非只有大沖是觀測火星的良機。“2033年6月出現的火星沖日雖然不是大沖，但火星亮度達到了-2.5等，明顯高于其他沖日時期，因此很適宜觀測。”馬勁說。

觀測效果還得看火星“心情”

人們對火星大沖充滿期待，但馬勁還是提醒說，火星大沖并非一般意義上的“壯觀”天象，不像流星雨、月全食那樣給人帶來視覺沖擊。

“盡管大沖前后火星看起來又紅又亮，但普通肉眼觀測也僅限于此了，還是需要通過天文望遠鏡等觀測設備，才能看到一些有趣的細節。”馬勁說。

馬勁介紹，觀測行星時，木星和土星都有非常明顯的細節可以觀看，但火星幾乎只能看到一個紅色的圓面。大沖時可以看到火星上面白色的極冠，深色的盆地與峽谷和淺色的平原，還有條紋、過去被認為是“運河”的一些其他細節。

不過，有些天文愛好者對于今年的火星大沖能否順利觀測比較擔心。沈陽的天文愛好者國毅告訴筆者，火星上的沙塵暴是否停止決定了觀測效果。據美國相關部門6月份發布的一條新聞顯示，火星上正在刮一場“史詩”級別的沙塵暴，導致“好奇”號火星探測器無法正常運行。

“火星的沙塵暴往往是全球性的，”周禮勇介紹說，“不像地球上有海洋、森林、城市等等可以阻擋沙塵暴的東西，火星大氣也非常稀薄，一旦刮起來往往會覆蓋整個星球，只能看到模模糊糊的表面。”

至于火星沙塵暴能否在大沖來臨之前停止，“那就只能看火星的‘心情了。”國毅說。

對地球的影響沒傳說中大

無論是東方還是西方，都存在著大量關于沖日、五星連珠影響地球、人類生活的預言，那么行星沖日對地球會有什么影響嗎？

“從目前掌握的科學資料來看，行星沖日只是一種正常的天體運行規律，對地球產生的影響幾乎可以忽略不計。”周禮勇介紹說。太陽質量太大、月球離我們太近，都是直接影響到地球氣候、潮汐的因素。“但行星的引力比起來就小多了，很難說有何種科學上的意義。”

即便是火星沖日，更多意義存在于天文愛好者觀測層面。“相比沖日，在行星軌道運行方面科學家們更關注凌日現象。”周禮勇說。所謂凌日，是指水星、金星兩顆地內行星運行到地球和太陽的連線上。“凌日時，陽光會穿過行星大氣層，此時對其進行觀測，可以分析行星的大氣結構和成分組成。”

17世紀，英國天文學家哈雷提出，金星凌日時，在地球上兩個不同地點同時測定金星穿越太陽表面所需的時間，由此算出太陽的視差，可以得出準確的日地距離。不過哈雷本人活了86歲，也沒有趕上過金星凌日的現象。

盡管火星沖日在科學研究上的意義并不顯著，但依然為人類探索火星提供了一些便利。在火星沖日尤其是大沖時，火星與地球的距離較近。1925年，德國物理學家霍曼提出了霍曼轉移軌道的概念。這條橢圓軌道連接著地球軌道與火星軌道。航天器發射升空后，先在地球附近加速，進入霍曼轉移軌道，再在火星附近減速，被火星捕獲。由于地球運動速度比火星快，因此航天器要在一段時間飛行后恰巧被火星捕獲，必須在火星運行到地球前方一段距離的時刻發射。而這一時刻，距離火星沖日約三個月。實際上，近40年來，人類陸續成功向火星發射了20多個火星探測器，其中大部分都是在火星沖日前三個月左右發射的，這樣可以最大程度上減少燃料的消耗，便于將探測器送上火星。