查看: 825|回復: 13

火星觀測史 [複製鏈接]

learnsing

Teenager I

Rank: 7 Rank: 7 Rank: 7

好友: 0
帖子: 5558
積分: 11032
最後登錄: 2018-7-23
在線時間: 0 小時

電梯直達

樓主

發表於 2012-10-2 12:27:12 |只看該作者 |倒序瀏覽

火星觀測史

　　火星雖然不是很大，但由於離地球並不算很遠，再加上其規律性的行星運動，在過去一直很受天文觀測人員的青睞。在火星的觀測中除了中國史書的文字記載外，較有系統的觀測數據是從十六世紀末期，丹麥天文學家泰谷（Tycho Brah）近20年的肉眼裸視觀測資料開始，其位置資料已經約可精準到4個角分。其後泰谷的學生刻卜勒（Johannes Kepler）甚至於利用了老師的觀測資料，創立了刻卜勒行星運動三大定律，推翻了"地球為宇宙中心"的謬論。

　　十七世紀初義大利天文學家伽利略發明望遠鏡之後，便利用望遠鏡打開了天文之窗。天文學家們陸續的從望遠鏡中觀測火星獲得重大的發現。1659年荷蘭的天文學家惠更斯（Christiaan Huygens）自觀測中估算到火星有自轉的現象，週期接近24小時，其後於1666年義大利天文學家卡西尼（Giovanni Domenico Cassini）亦發現到這種現象並正式對外發表，並在火星描繪的圖中有疑似有極冠（Polar cap）的記錄。1672年惠更斯亦明顯的繪出在火星南極的極冠，證實了極冠的存在；1777年英國天文學家赫歇爾（William Herschel），從反射鏡的觀測中發現火星的自轉軸跟公轉軌道面有近30度的傾斜角（實際上為約25.19度）；1809年法國的天文學家Honore Flaugergues觀測到火星上有黃色雲系，其後經證實為火星地表的塵暴現象（Dust Storms），並且也在1813年注意到火星的極冠的大小有季節性的變化。

　　到了1877年，任職於美國海軍天文台的海爾（Asaph Hall）於火星大接近時發現了火星的兩顆衛星，其後分別將其命名為何博斯（Phobos）及戴茂斯（Deimos）。同年秋天，義大利天文學家Giovanni Virginio Schiaparelli運用8.6吋Merz折射鏡觀測火星時，宣稱發現火星上有類似"運河"的網狀條紋，此一運河說在當時引起了很大的爭議！後來還造成美國羅威爾（Percival Lowell）倡導火星人理論（Martian theory）的謬論。

　　直到廿世紀太空科技發達後，我們對於這位鄰居的結構及性質方面更加的瞭解。1964年11月28日美國太空船水手四號（Mariner 4）發射昇空，於228天後接近略過火星，首度送回22張火星近距離的地面影像。從照片的分析看出火星表面像月球般的荒涼，地表存在有許多的火山、峽谷及如月球表面一般的隕石坑洞等。同時亦從無線電波的探測中發現其大氣相當稀薄，地面氣壓僅約有4.1到7.1百帕，主要成分為二氧化碳（CO2）。最值得一提的是火星地表並沒有所謂的人工運河的存在，打破了先前一些錯誤的理論；同時綜觀整個環境也相當不適合植物的生存。

　　1976年07月20日和09月03日美國太空總署的海盜一號與二號太空船陸續成功的登陸火星，除了做影像的傳送與蒐集相關科學資料（結構的特徵、大氣的成份）外，還有一項重要的任務就是尋找生命的證據。但依所做的實驗結果來分析，確認有機生物存在的機率相當低。

--------------------------------------------------------------------------------

火星的真實面貌

　　火星的地表以地球的標準來看，基本上是一冰冷荒涼的世界，雖然有一個稀薄的大氣，但地面氣壓僅約在6－7百帕左右，遠小於地球（地球的地面平均氣壓為1014百帕）。但由於有大氣層，所以在火星上還是有一些明顯的天氣現象（如雲，風場，沙塵暴等）。其中地面的平均風速隨季節而有所不同，以海盜一號與二號太空船的地面觀測來看，在夏季約為2-7m/s，冬季則約為5-10m/s，有沙塵暴時，風速甚至可達17-30m/s。火星大氣中絕大部份是二氧化碳（約95%），因而在大氣中也有微弱的溫室效應（greenhouse effect）。

　　火星的赤道面與公轉軌道面有25.19度的夾角，所以在一個"火星年"中隨著太陽照射角度的不同，在地面上還是有季節特徵。但由於平均距離太陽約地球的1.5倍，再加上大氣層較薄，所以溫度相對於地球是較低的，平均地面溫度約在210° K左右（地球為288° K）。在夏季，平均溫度方可達水的凝固點約在273° K以上，但冬天於極地的溫度甚至可下降到150°K。由於低溫與低壓，水在火星上多是以固態形式存在，集中在南北兩極，形成明顯的極冠。

　　火星的極冠主要是由固態二氧化碳、固態冰與灰塵所組成，北極極冠的所在地為平原，南極的極冠則位於高地之上。火星當逐漸運行至遠日點附近時，太陽直射火星的北半球（此時北半球為夏季），在太陽輻射作用下，北極的極冠具有相當明顯的季節性，極冠中固態的二氧化碳被昇華，離開極冠回到大氣層中，使其外觀上變小（此時主要組成為冰雪）。而火星運行至近日點附近時，此時北半球為冬季，二氧化碳再被凝固在極冠中使其變大。至於南極極冠亦同樣的有明顯的季節變化，所以火星上季節的年變化，從兩極極冠的消長即可看出。

　　火星的表面充滿（隕石）坑洞、熔岩平原、巨大火山及峽谷。相對於地球，火星的地表沒有明顯的板塊結構與運動，地殼現今是靜態的，多是粗糙的坑洞表面，不像地球有由板塊運動造成連結的山脈與洋脊等的地型特徵。火星的的地型結構中有一項明顯的特色，就是隕石坑，大多數（隕石）坑洞高地是密集的分佈在的這南半球大部份地區與北半球部份地區（經度330°附近），海拔高度約在1至4公里間；而在北半球所見多是熔岩平原。南北半球兩者間會有如此的差異，其原因可能是在約38億年前，南半球曾受到隕石群的撞擊過，這一點與我們的月球之部份特徵類似。在火山部份中較特別的是奧林帕斯（Olympus）火山，其高度達24公里，基部寬約550到600公里，不但是火星上最巨大的火山，也是太陽系中最高的火山。此外從火星上火山口附近的隕石坑未被火山熔岩淹沒可看出，火星上的火山已經很久沒有明顯的活動。

　　火星沒有磁場，核心成分可能是硫化鐵（iron sulfide），而地殼則是由矽酸鹽（silicate）所構成。由於其土壤成分為氧化鐵（iron oxides），所以這個行星外觀看起來是帶紅色的。