2020年7月23日,中國首個火星探測器“天問一號”在中國文昌航天發射場發射升空。火箭將“天問一號”探測器成功送入預定軌道。這是中國首次自主執行地月系統之外的行星際探測任務。天問一號探測器攜帶多種探測儀器,將一次性實現火星環繞探測、登陸火星、火星車巡視三項任務——
除此之外,火星車將為我們增添觀察宇宙的新視角——火星視角。
2020年7月23日12時41分,中國首個自主發射的火星探測任務“天問一號”發射升空,正式開啟火星之旅。
探測器除了近距離開展火星科學探測,也為我們增添了觀察宇宙的新視角。在火星上看宇宙,會看到哪些天象奇觀?
日出日落
與地球表面一樣,火星上也能看到日出日落,火星車在火星表面工作,也面臨白天與黑夜的轉換。
火星的一天只比地球長40分鐘,因為火星自轉一周的時間是24小時37分鐘22秒,而地球自轉周期為23小時56分鐘4秒,兩者十分接近。
由于火星距離太陽更遠,火星上看到的太陽會比地球上的小,自轉周期相差不多的前提下,日出、日落時間也顯得更短。在地球上看,日出、日落過程,大約是120秒,火星表面上,日出、日落持續時間只有80秒,需要提前準備好相機,及時按下快門。
而且,火星表面看到的日出,不是暖紅色,而是偏藍——因為火星與地球的散射不同。地球大氣層比火星大氣稠密得多,陽光進入大氣后,波長較短的紫色、藍色光,遇到氣體分子等,會發生散射,剩下波長較長的紅光,穿透能力更強,才能到達地面。而火星大氣稀薄,氣體分子少,散射作用不會這么強,更多的藍色光會到達火星表面,導致觀測到的太陽也偏藍。
火星上沒有厚厚的云層,火星車每天都能看到太陽東升西落,只有在嚴重沙塵暴時,火星車才會感覺不到太陽的照射,不過這種情況很危險:火星車依賴太陽能,如果沒有陽光照射,要不了多長時間,它的蓄電池就會耗盡,進入休眠狀態。
更小更藍的太陽在火星地平線落下 | 譚浩 制作
兩顆衛星
地球的天然衛星只有月球,而火星有兩顆衛星陪伴,不過都很小。
火星車看到的火衛一,大小約為地球上看到的月亮的五分之一。火衛一形狀類似馬鈴薯,平均半徑11.1公里,比月球半徑1738公里小得多,但是軌道距離火星很近。
它從西方升起,逐漸變大,飛到正南方向,最后又逐漸變小在東方落下,整個過程只有5小時。7小時之后,它又從西方地平線上升起。不過由于陽光照射角度變化,這次升起的火衛一,有明顯的盈虧變化。其實不僅每次升起時,明暗面積會有變化,仔細看,空中飛行的5個小時中,也有盈虧的緩慢變化。
相對而言,火衛二就沒那么受關注了。它又小又遠,在天空中看上去比地球亮一些,但比木星最亮時候還要暗一些。
火衛食
類似月食,火星的衛星也會飛到火星的陰影中,不過火衛食現象沒有月食那么壯觀。火衛一的食長不到一小時,看不到月食中“初虧”到“食既”的緩慢過程。明亮的火衛一經過10秒鐘消失了,50分鐘后又突然出現。
火衛二進入火星陰影時,相當于看到一顆比較亮的星星消失1.3小時。
衛星凌日
火星兩顆衛星的大小不足以遮擋太陽,所以火星上不可能發生地球上日食那樣的壯觀天象。
當火衛一從太陽表面經過的時候,就會發生凌日(星體經過日面):太陽表面上一個黑影快速劃過,整個過程不到一分鐘。如果沒有提前計劃,只是感覺太陽變暗了20秒左右。如果火星車想拍攝凌日過程,必須提前計算好時間,把相機對準太陽,用巴德膜檔位保護鏡頭不被燒壞,調整好曝光時間,盡可能連續多張拍攝。
火衛一凌日 | 譚浩 制作
有一種極端的情況,火衛一凌日的時間,恰好是火星上即將日出或者剛剛日落,這時候,太陽日面上的暗影觀測不到。不過,此時如果火星車向著日出或日落的方向拍照,就能拍攝到天空的明暗變化。
火衛二凌日時,時間上從容些,持續時間大約三分鐘,不過火衛二太小,感覺不到陽光變暗。理論上存在火星的兩顆衛星同時凌日的可能,但這樣的機會就更難得了。
地球凌日
地球的運行軌道在火星的內側,因此對火星來說,地球是內行星——這意味著,在火星看地球,能夠看見月亮與地球同時變換著盈虧。
火星車工作的時候,距離地球3億多公里,攜帶的相機看不清地球,更看不到更小的月球。但是沒關系,火星環繞器上有高分辨率相機,可以捕捉到地月系統。
地月凌日機會很難得:地球和月球,一大一小兩個黑點從日面上劃過,整個過程持續三個小時,這是在地球上無法見到的奇觀。
地月系統凌日 | 譚浩 制作
更奇特的是,有時地球會與月球相鄰,有時會分別橫跨在太陽的兩端——這是百年不遇的天文盛景。
天文盛景 | 譚浩 制作
是不感覺地球很小?是的,我們的故鄉在廣袤的宇宙中,像是一粒塵埃。我們每天忙碌、煩惱、熱愛的生活,從火星視角去看,是否會有另外一番感悟?
家園 | 譚浩 制作
火星探測器成功發射,將會有許多火星天象奇觀的大片傳回地球,但更重要的是,借助火星探測器,人類突破了自身視覺限制,增加了火星視角來觀察太陽系。也許有一天,人類會從這個視角回望故園。
火星車會帶來新的探測數據,加深我們對宇宙演化的認知,讓我們繼續思考那個古老的命題:我是誰?從哪里來?到哪里去?
*文中配圖在NASA圖片基礎上制作