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香港太空館將舉辦公眾活動觀測「火星大衝」,詳情請按此

火星大衝

太陽系內各個行星(包括地球)都大致在同一個平面上圍繞太陽公轉,愈接近太陽的行星,其公轉的周期愈短。當地球公轉到一顆行星和太陽之間而三者幾乎連成直線時,在地球的觀測者會發現該顆行星的方向和太陽相反,這種天文現象就稱為「行星衝」。「行星衝」發生時,有關行星距離地球最為接近,是最理想的觀測時機。2018年7月,地球將公轉到太陽和火星之間,將出現「火星衝」天文現象。由於火星的軌道為橢圓形,因此火星和太陽的距離於其近日點和遠日點時會有達4250萬公里的差別。當「火星衝」發生於火星近日點位置附近時,則稱為「火星大衝」,這時火星會較為接近地球,並顯得更大、更明亮。上一次的「火星大衝」在2003年發生,而下次「火星大衝」將在2018年7月27日出現。

Mars Perihelic Opposition

2018年7月27日「火星大衝」發生時,火星將距離地球約5760萬公里,利用天文望遠鏡可看到直徑達24角秒(少於0.007度)的火星盤面,用肉眼則可看到一顆光度達-2.8等的橙紅色亮星,是當時夜空中最明亮的星星之一。當日火星將於晚上7時17分東升,至翌日凌晨0時38分到達其天上最高位置,並於5時55分西落。「火星大衝」發生前後的十天內,火星的亮度和大小無大變化,有興趣觀測的人士可於7月17日至8月6日期間觀看,請查看下表的資料:

日期 亮度
(星等)*
大小
(角秒)**
建議觀測時間
17.7.2018 - 26.7.2018 - 2.6 to - 2.8 23.44 to 24.24 20:00 – 04:00
27.7.2018 - 2.8 24.24
28.7.2018 - 6.8.2018 - 2.8 to - 2.7 24.24 to 24.19

* 星等數值愈低,代表該星愈光亮
**  1 角秒為 1/3600 度
資料來源:美國海軍天文台

考考你:
有否發覺火星的亮度和大小在「衝」的前十天和後十天的變化幅度有所不同,為什麼呢?

火星的亮度和大小取決於火星和地球的距離,當火星距離地球最為遙遠時,它只有約1.8等的亮度和約3.5角秒的大小。今年「火星大衝」期間,火星將比最遙遠時光亮近70倍,視直徑大接近7倍。利用天文望遠鏡可看到火星表面例如極冠的地貌,經長時間觀測更能察覺火星自轉的現象。「火星大衝」每15或17年才發生一次,將吸引眾多天文觀測者留意。

無獨有偶,今年「火星大衝」發生期間將出現一次月全食,屆時在明亮的橙紅色火星旁邊將會出現一個呈紅色的月球,兩者十分接近,實蔚為奇觀。

查看更多有關月食的資訊,請按此

Photo of Mars taken during the Mars perihelic opposition in 2003
2003年「火星大衝」時,利用天文望遠鏡所拍攝的火星照片,可看到火星頂端的極冠。

two images of Mars were taken by the Hubble Space Telescope during the Mars perihelic opposition in 2003
對於太空望遠鏡來說,「火星大衝」亦是觀測火星的最佳時機。上圖為2003年「火星大衝」時, 哈勃太空望遠鏡所拍攝的兩張火星圖像。

火星出沒時間表 (只供參考)

日期 升出時間
上中天時間
(+1 日)
落下時間
(+1 日)
25.7.2018 19:26 00:48 06:05
26.7.2018 19:21 00:43 06:00
27.7.2018 19:17 00:38 05:55
28.7.2018 19:12 00:33 05:49
29.7.2018 19:07 00:28 05:44

「火星衝」問與答

市民問:
「火星大衝」發生時,火星會有多大?能不能夠用肉眼看到呢?

館長答:
今年「火星大衝」時,火星的視直徑大約是24角秒。「角秒」是非常細小的單位,我們將1度分為60角分,再將1角分分為60角秒,如此一來,1角秒就相等於1/3600度,即24角秒也不足0.007度!我們平常看到的月球視直徑大約為31角分,直徑比起火星於大衝時還要大70多倍!用肉眼觀測火星時,我們只會看到一顆明亮的橙紅色星星。專業的觀測者如使用放大倍數為100倍以上的望遠鏡觀測,應能看到火星表面的一些特徵。

Mars Moon Comparison
即使是「大衝」時,火星的視大小和月球相比還是差得甚遠。

市民問:
為何每隔2年多就有一次「火星衝」,而每15或17年才有一次「火星大衝」?

館長答:
地球公轉一周需時約365.2天,而火星公轉一周則需時約687天,要計算這兩顆行星相隔多久才會出現同一樣的位置排列(又稱會合周期),可利用以下的公式:

Synodic Period

注:PS為會合周期,PE為地球公轉周期,PM為火星公轉周期。

經簡單運算,我們可得出地球和火星的會合周期為780天,即2年50天左右。而「火星大衝」則只會發生在火星接近其近日點之時,而行星的軌道上只有一個固定的近日點。「火星衝」每隔780天就會出現,但火星的公轉周期卻只有687天,即是說火星在公轉一圈後要多走約93日才會再次發生「火星衝」,因此「火星衝」發生的日期與火星於近日點時的日期將逐年增加約93日。火星在兩次「大衝」之間就最少出現687÷93=7.4次,亦即是7或8次一般的「衝」,換算上來即15或17年。