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  火星

  火星(Mars)是距太陽第四遠,也是太陽系中第七大行星。

  公轉軌道:離太陽227940000 千米 (1.52 天文單位)

  公轉周期:約687天

  自轉周期:24小時37分22秒

  行星直徑:6794 千米

  質量: 6.4191e20 噸

  火星被稱為戰神,這或許是由於它鮮紅的顏色而得來的,所以火星有時被稱為「紅色行星」。(在希臘人之前,古羅馬人曾把火星人微言輕農耕之神來供奉。而好侵略擴張的希臘人卻把火星作為戰爭的象徵)而月份三月的名字也是得自於火星。

  
戰神瑪爾斯及火星符號

  火星古稱熒惑,這是由於火星呈紅色,熒熒像火,亮度常有變化;而且在天空中運動,有時從西向東,有時又從東向西,情況複雜,令人迷惑,所以中國古代叫它「熒惑」,有「熒熒火光,離離亂惑。」之意。

  火星在史前時代就已經為人類所知。由於它被認為是太陽系中人類最好的住所(除地球外),它受到科幻小說家們的喜愛。但可惜的是那條著名的被羅威爾「看見」的「運河」以及其他一些什麼的,都只是如《火星公主》中的Barsoomian公主們一樣是虛構的。

  第一次對火星的探測是由水手4號飛行器在1965年進行的。人們接連又作了幾次嘗試,包括1976年的兩艘海盜號飛行器(左圖為海盜號拍攝的照片)。此後,經過長達20年的間隙,在1997年的七月四日,火星探路者號終於成功地登上火星。

  火星的軌道是顯著的橢圓形。因此,在接受太陽照射的地方,近日點和遠日點之間的溫差將近160℃。這對火星的氣候產生巨大的影響。火星上的平均溫度大約為218K(開爾文,溫度單位,即從絕對零度-273.16℃開始的℃)(-55℃,-67℉),但卻具有從冬天的140K(-133℃,-207℉)到夏日白天的將近300K(27℃,80℉)的跨度。儘管火星比地球小得多,但它的表面積卻相當於地球表面的陸地面積。

  除地球,火星是具有最多各種有趣地形的固態表面行星。其中不乏一些壯觀的地形:

  -奧林匹斯山脈: 它在地表上的高度有24千米(78000英尺),是太陽系中最大的山脈。它的基座直徑超過500千米,並由一座高達6千米(20000英尺)的懸崖環繞著(右圖);

  -Tharsis: 火星表面的一個巨大凸起,有大約4000千米寬,10千米高;

  -Valles Marineris: 深2至7千米,長為4000千米的峽谷群(標題下圖);

  -Hellas Planitia: 處於南半球,6000多米深,直徑為2000千米的衝擊環形山。

  火星的表面有很多年代已久的環形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。

  在火星的南半球,有著與月球上相似的曲型的環狀高地(左圖)。相反的,它的北半球大多由新近形成的低平的平原組成。這些平原的形成過程十分複雜。南北邊界上出現幾千米的巨大高度變化。形成南北地勢巨大差異以及邊界地區高度劇變的原因還不得而知(有人推測這是由於火星外層物增加的一瞬間產生的巨大作用力所形成的)。最近,一些科學家開始懷疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。這個疑點將由「火星全球勘測員」來解決。

  火星的內部情況只是依靠它的表面情況資料和有關的大量數據來推斷的。一般認為它的核心是半徑為1700千米的高密度物質組成;外包一層熔岩,它比地球的地幔更稠些;最外層是一層薄薄的外殼。相對於其他固態行星而言,火星的密度較低,這表明,火星核中的鐵(鎂和硫化鐵)可能含帶較多的硫。

  如同水星和月球,火星也缺乏活躍的板塊運動;沒有跡象表明火星發生過能造成像地球般如此多褶皺山系的地殼平移活動。由於沒有橫向的移動,在地殼下的巨熱地帶相對於地面處於靜止狀態。再加之地面的輕微應力,造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是,人們卻未發現火山最近有過活動的跡象。雖然,火星可能曾發生過很多火山運動,可它看來從未有過任何板塊運動。

  火星上曾有過洪水,地面上也有一些小河道,十分清楚地證明了許多地方曾受到侵蝕。在過去,火星表面存在過乾淨的水,甚至可能有過大湖和海洋。但是這些東西看來只存在很短的時間,而且據估計距今也有大約四十億年了。(Valles Marneris不是由流水通過而形成的。它是由於外殼的伸展和撞擊,伴隨著Tharsis凸起而生成的)。

  在火星的早期,它與地球十分相似。像地球一樣,火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉化為含碳的岩石。但由於缺少地球的板塊運動,火星無法使二氧化碳再次循環到它的大氣中,從而無法產生意義重大的溫室效應。因此,即使把它拉到與地球距太陽同等距離的位置,火星表面的溫度仍比地球上的冷得多。

  火星的那層薄薄的大氣主要是由余留下的二氧化碳(95.3%)加上氮氣(2.7%)、氬氣(1.6%)和微量的氧氣(0.15%)和水汽(0.03%)組成的。火星表面的平均大氣壓強僅為大約7毫巴(比地球上的1%還小),但它隨著高度的變化而變化,在盆地的最深處可高達9毫巴,而在奧林匹斯山脈的頂端卻只有1毫巴。但是它也足以支持偶爾整月席捲整顆行星的颶風和大風暴。火星那層薄薄的大氣層雖然也能製造溫室效應,但那些僅能提高其表面5℃的溫度,比我們所知道的金星和地球的少得多。

  火星的兩極永久地被固態二氧化碳(乾冰)覆蓋著。這個冰罩的結構是層疊式的,它是由冰層與變化著的二氧化碳層輪流疊加而成。在北部的夏天,二氧化碳完全升華,留下剩餘的冰水層。由於南部的二氧化碳從沒有完全消失過,所以我們無法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層(左圖)。這種現象的原因還不知道,但或許是由於火星赤道面與其運行軌道之間的夾角的長期變化引起氣候的變化造成的。或許在火星表面下較深處也有水存在。這種因季節變化而產生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25%左右(由海盜號測量出)。

  但是最近通過哈勃望遠鏡的觀察卻表明海盜號當時勘測時的環境並非是典型的情況。火星的大氣現在似乎比海盜號勘測出的更冷、更幹了。

  海盜號嘗試過作實驗去決定火星上是否有生命,結果是否定的。但樂觀派們指出,只有兩個小樣本是合格的,並且又並非來自最好的地方。以後的火星探索者們將繼續更多的實驗。

  一塊小隕石(SNC隕石)被認為是來自於火星的。

  1996年8月6日,戴維·朱開(David McKay) 等人宣稱,在火星的隕石中首次發現有有機物的構成。那作者甚至說這種構成加上一些其他從隕石中得到的礦物,可以成為火星古微生物的證明。

  如此驚人的結論,但它卻沒有使有外星人存在這一結論成立。自以戴維·朱開發表意見后,一些反對者的研究也被發布。但任何結論都應當「言之有理,言之有據」。在沒有十分肯定宣布結論之前仍有許多事要做。

  在火星的熱帶地區有很大一片引力微弱的地方。這是由火星全球勘測員在它進入火星軌道時所獲得的意外發現。它們可能是早期外殼消失時所遣留下的。這或許對研究火星的內部結構、過去的氣壓情況,甚至是古生命存在的可能都十分有用。

  在夜空中,用肉眼很容易看見火星。由於它離地球十分近,所以顯得很明亮。邁克·哈衛的行星尋找圖表顯示了火星以及其它行星在天空中的位置。越來越多的細節,越來越好的圖表將被如星光燦爛這樣的天文程序來發現和完成。

  曾經在火星上發現了一艘和聖經中的諾亞方舟,一模一樣的船,另外這艘船的長寬都和聖經中描述的一模一樣。在發現這艘船的時候,有一半的船身露在了火星表層外部,有一半在火星表層裡面,曾經有人猜測在聖經中的諾亞是一個火星人,他在火星遭遇水災之後建造了諾亞方舟,他知道地球也將會有水災就和他的諾亞方舟一起來到了地球,救了地球上的生物,雖然這只是一個假說。

  在火星的表面是銹紅色的,科學家從在火星的土壤里得知,火星曾經經歷過水災,可能就是因為這場洪水,而導致火星上的人類滅亡,然後在火星上遺留下一些低智能的生物,所以在火星上沒有高智能生物。

  
火星的觀測史

   火星的火紅色,自古就吸引著人們,而希臘更是稱之為戰神。此時人們觀測火星就和其他天體般,大部分是為了占星,而為了科學目的主要在十七世紀之後,如開普勒探索行星運動定律時就是依據了第谷積累的大量而精密的火星運行的觀測資料。

  喬瓦尼·斯加帕雷里所繪之火星地圖。望遠鏡發明后,人們對火星可以進行更進一步的觀測。第一個使用望遠鏡觀測星空的伽利略所見的火星只是一個橘紅小點,然而隨著望遠鏡的發展,觀測者開始辨別到一些明暗特徵。惠更斯依此測出火星自轉周期約為24.6小時,他亦為首次紀錄火星南極冠的人。一開始由於各人各自觀測,意見亦不一致,地名也未統一(例如用繪製者名字命名)。後來義大利的喬瓦尼·斯加帕雷里(Giovanni Schiaparelli)統合了各家說法而繪製了一個較可信的地圖,地名取自地中海、中東等的地名和聖經等作為來源,而其餘則依照舊有的觀念:暗區被認為是湖(lacus)海(mare)等水體,如太陽湖(Solis Lacus——Lake of the Sun)、塞壬海(Mare Sirenum——the Sea of Sirens)、最明顯的暗大三角——大塞地斯(Syrtis Major);而亮區則是陸地,如亞馬遜(Amazonis)。這個命名系統一直延續下來。

  當時,斯加帕雷里和同期觀測者一樣,觀察到了火星表面似乎有一些從暗區延伸出的細線,因為對於暗區是水體的傳統,這些細線命名為水道(canali)。而後來觀察到暗區會在冬季時縮小、夏季時擴張,有人提出暗區是植物覆蓋、而暗區的擴大縮小則是消長所引起的,改變以往認為暗區是水的說法。帕西瓦爾·羅威爾(Percival Lowell)亦觀察到,並宣稱那些「水道」其實是人工挖掘的「運河」,用來灌溉植物,因為水道應太細不可見,而看到的細線應是灌溉出的大片植物。風靡大眾的火星科幻和火星人即源於此。不過這些細線大多已證明是不存在的,部分則是峽谷或隕石坑后延伸出的深色沙子。而火星表面顏色的改變則是因為沙被風吹移,或發生火星塵暴。
火星的地理

   火星和地球一樣擁有多樣的地形,有高山、平原和峽谷。由於重力較小等因素,地形尺寸與地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有著強烈的對比:北方是被熔岩填平的低原,南方則是充滿隕石坑的古老高地,而兩者之間以明顯的斜坡分隔;火山地形穿插其中,眾多峽谷亦分佈各地,南北極則有以乾冰和水冰組成的極冠,風成沙丘亦廣布整個星球。而隨著衛星拍攝的越來越多,更發現很多耐人尋味的地形景觀。

  火山

  火星的火山和地球的不太一樣,除了重力較小使山能長的很高之外,缺乏明顯的板塊運動,使火山分佈是以熱點為主,不像地球有火環的構造。火星的火山主要分佈於塔爾西斯高原、埃律西姆地區和零星分佈於南方高原上,例如希臘平原東北的泰瑞納山(Tyrrhena Patera)。

  地形圖中,在西半球聳立一個醒目的特徵,中央即為塔爾西斯高原,高約14公里,寬過6500公里,伴隨著盛行火山作用的遺迹,包含五座大盾狀火山,包括太陽系最高的奧林帕斯山,有21.287公里高,550公里寬。其他四座包括艾斯克雷爾斯山、帕弗尼斯山、阿爾西亞山和亞拔山--以體積和1600公里的直徑來看是太陽系最大的山。在大火山之間亦散布著零星的小火山。

  在火星的另一端還有一個較小的火山群,以14.127公里高的埃律西姆山為主體,北南各有較矮的赫克提斯山和歐伯山。

  峽谷

  一提到火星的峽谷,可能會認為是由水造成的,但事實不只如此。除了水,還有由火山活動形成的。由水造成的又可能是洪水短時間沖刷成的、穩定的流水侵蝕成的、或由冰川侵蝕而成;而火山活動所噴發的熔岩流亦可造成熔岩渠道(Lava Channel)。另一個例子則是地殼張裂造成,如水手峽谷。

  水與冰

  火星的低壓下,水無法以液態存在,只在低海拔區可短暫存在。 而冰倒是很多,如兩極冰冠就包含大量的冰。2007年三月,NASA就聲稱,南極冠的冰假如全部融化,可覆蓋整個星球達11米深。另外,地下的水冰永凍土可由極區延伸至緯度約60°的地方。

  推論有更大量的水凍在厚厚的地下冰層(cryosphere),只有當火山活動時才有可能釋放出來。史上最大的一次是在水手谷形成時,大量水釋出,造成的洪水刻劃出眾多的河谷地形,流入克里斯平原。另一次較小但較近期的一次,是在五百萬年前科伯洛斯槽溝(Cerberus Fossae)形成時,釋出的水在埃律西姆平原(Elysium Planitia)形成冰海,至今仍能看見痕迹。 對於於火星上有冰存在的直接證據在2008年6月20日被鳳凰號發現,鳳凰號在火星上挖掘發現了八粒白色的物體,當時研究人員揣測這些物體不是鹽(在火星有發現鹽礦)就是冰,而四天後這些白粒就憑空消失,因此這些白粒一定升華了,鹽不會有這種現象。 火星全球勘測者所照的高解析度照片顯示出有關液態水的歷史。儘管有很多巨大的洪水道和具有樹枝狀支流的河道被發現,還是沒發現更小尺度的洪水來源。推測這些可能已被風化侵蝕,表示這些河道是很古老的。火星全球勘測者高解析照片也發現數百個在隕石坑和峽谷邊緣上的溝壑。它們趨向坐落於南方高原、面向赤道的隕石坑壁上。因為沒有發現部分被侵蝕或被隕石坑覆蓋的溝壑,推測他們應是非常年輕的。

  有個特別引人注目的例子。短短6年,這個溝壑又出現新的白色沉積物。NASA火星探測計劃(Mars Exploration Program)的首席科學家麥克·梅爾(Michael Meyer)表示,只有含大量液態水才能形成這樣的樣貌。而水是出自降水、地下水或其他來源仍是一個疑問。不過有人提議,這可能是二氧化碳霜或是地表塵埃移除造成的。

  另外一個關於火星上曾存在液態水的證據,就是發現特定礦物,如赤鐵礦和針鐵礦,而這兩者都需在有水環境才能形成。

  2008年7月31日,美國航空航天局科學家宣布,鳳凰號火星探測器在火星上加熱土壤樣本時鑒別出有水蒸氣產生,從而最終確認火星上有水存在。

  
人類探測火星的歷史

   1962年前蘇聯火星1號探測火星失敗

  1965年美水手4號探測器飛越火星

  1971年前蘇聯火星2號在火星著陸

  1972年美水手9號沿火星軌道飛行

  1976年海盜1號和2號在火星著陸

  1989年福波斯1、2號飛往火星途中失蹤

  1993年火星觀察者抵火星軌道前失蹤

  1996年俄「火星-96」發射失敗

  1997年火星環球勘探者進入火星軌道

  1997年美火星探路者在火星著陸

  1998年美國發射火星氣候探測器

  1999年美髮射火星極地著陸者探測器

  2003年歐洲發射「火星快車」

  2009年俄羅斯探測「火衛一」

  
火星的面積

   火星表面積只有地球的四分之一,確切一點火星的表面積是地球的28%(地球的表面積大約是五億一千零一十萬九百三十四平方公里),火星的直徑為6786千米,每24.62小時自轉一周。

  
火星的衛星

   火星有兩個小型的近地面衛星。

  衛星 距離(千米) 半徑(千米) 質量(千克) 發現者 發現日期

  火衛一 9000 11 1.08e16 Hall 1877 :

  1.火衛一的物理性質:

  火衛一和火衛二可能像C型小行星一樣是由富含碳的岩石組成的。但它們不可能是由純岩石組成的,因為它們的密度太低了。它們很可能是由岩石與冰的混合物組成的,並且它們都有很深的地殼坑。

  前蘇聯的探測器火衛一2號探測到一種從Phobos上逃逸出的微弱但又持久的氣體。可惜的是,Phobos 2號在探測出這氣體的組成成份之前便無法工作了。水或許是最有可能的組成部分。Phobos 2號也帶回了一些照片。

  Phobos上最顯著的地形特色是一個名為Stickney的大坑,這是前面所提到的Hall的妻子的名字。就像土衛一的環形山赫歇耳(Herschel)一樣(尺寸較小)。Stickney必然曾經具有過破壞火衛一的作用,現在火衛一表面上的一些大溝和條紋層脈極有可能是由於Stickney的影響而造成的。

  2.火衛一的軌道特徵:

  火衛一的環繞運動半徑小於同步運行軌道半徑,因此它的運行速度快,通常每天有兩次西升東落的過程。由於它離火星表面過近,以至於從火星表面的任何角度都無法在地平線上看到它。

  據推斷,由於它的運行軌道小於同步運行的軌道,所以潮汐力正不斷地使它的軌道越變越小(最近的統計數字錶明,它正以每世紀1.8米的速度在減小)。所以,據估計大約5000萬年後,火衛一不是撞向火星,便是分解而成為光環。(這同月亮的升力的反作用力的作用效果相似。)

  3.火衛一的命名和發現:

  在希臘神話中,火衛一是阿瑞斯(火星)和阿芙羅狄蒂(金星)的一個兒子。「phobos」在希臘語中意味著「恐懼」(是「phobia」-恐懼的構詞成分)。

  火衛一在1877年由Hall發現,1971年由「水手9號」首次拍得照片,並由1977年的「海盜1號」、1988年的「火衛一號」進行觀測。

  火衛二 23000 6 1.80e15 Hall 1877:

  1.軌道資料

  軌道半長軸: 23,460 km

  軌道離心率: 0.0002

  軌道周期: 1.26244 d

  平均公轉速度: 1.35 km/s

  軌道傾角: 0.93° (to Mars' equator)

  1.793° (to the local Laplace plane)

  27.58° (to the ecliptic)

  2.物理特徵

  大小: 15.0 × 12 × 10.4 km

  平均半徑: 6.3 km

  質量: 2.244×1015 kg (3.756×10−10 Earths)

  平均密度: 2.2 g/cm³

  赤道表面重力: 0.0039 m/s² (3.9 mm/s²)

  0.00040 g (400 µg)

  宇宙速度: 0.0069 km/s (6.9 m/s)

  自轉周期: 同步自轉

  反照率: 0.07

  溫度: ≈233 K

  火衛二和火衛一是由像C型小行星那般的富含碳的岩石組成的,並且它們都有很深的地坑。

  3.火衛二的命名

  在希臘神話中,火衛二是阿瑞斯(火星)與阿芙羅狄蒂(金星)的另一個兒子。「deimos」在希臘語中意味著「驚慌」。

  4.火衛二的發現

  火衛二在1877年8月10日被阿薩夫·霍爾(Hall)在美國海軍天文台發現,在1977年由海盜1號首次拍得其照片。

  詞語解釋:

  【詞語】火星

  【拼音】huǒxīng

  【解釋】

  1.星名。即熒惑。太陽系八大行星之一。漢王充《論衡·變虛》:「 子韋曰:『熒惑,天罰也……臣請伏於殿下以伺之,星必不徙,臣請死耳。』是夕,火星果徙三舍,如子韋之言。」 宋葉適《徐德操墓誌》:「在太平之歲,實淳熙八年,火星犯南斗,公以歷占之曰:『此飢歲而民流』……流民果大至。」

  2.星名。指大火。即心宿二。《左傳·昭公四年》「火出而畢賦」 晉杜預註:「火星昏見東方,謂三月、四月中。」 楊伯峻註:「十七年《傳》云:『火出,於夏為三月』……則夏正三月,天蠍座星於黃昏時出現。」《宋書·律曆志下》:「在《詩》『七月流火』,此夏正建申之時也……冬至日度在斗二十一,則火星之中,當在大暑之前,豈隣建申之限。」 北周庾信《和張侍中述懷》:「夷則火星流,天根秋水涸。」 倪璠注引毛萇曰:「火,大火也。」 唐 高適 《奉酬北海李太守丈人夏日平陰亭》詩:「春野變木德,夏天臨火星。」

  3.小流星。 唐陳羽《長安卧病秋夜言懷》詩:「紫陌夜深槐露滴,碧空雲盡火星流。」 宋楊萬里《入郡城泊文家宅子夜熱不寐》詩:「毒熱通宵不得眠,起來弄水繞庭前。火星跳下銀盆底,翻動琉璃一鏡天。」 明沉德符《野獲編·禨祥·赤眚黑眚》:「 正德八年二月,月二火星隕於浙江之常山縣官舍中,大如鵝卵。」

  4.舊時陰陽家禁忌的凶神之一。 明謝肇淛《五雜俎·天部二》:「今陰陽家禁忌,可謂極密。一日之中,則有白虎、黑殺……火星、河魁、鉤絞、焦坎、滅門、的呼等凶神。」

  5.指火神。《廿載繁華夢》第十七回:「夫人這裡都要酬神送火星,許個平安願才是。」

  6.猶火花;極小的火。賀敬之《放歌集·十年頌歌》:「我的衣服上,落滿武鋼二號高爐的飛迸的火星。」 徐遲《不過,好日子哪天有?》:「她又到廚房去看過,確實沒有未熄的火星了。」

  7.特指人在發怒、疲乏等情況下眼前感到出現的像星一樣的火點。《紅樓夢》第四七回:「剛至大門前,早遇見薛蟠在那裡亂嚷亂叫…… 柳湘蓮聽了,火星亂迸,恨不得一拳打死。」 洪深《青龍潭》第四幕:「今天的人來到有這樣多,個個火星直冒,一句話不對就跳起來。」

  8.猶火種。比喻能直接引起某一事變爆發的事件或因素。 茅盾《子夜》十二:「也許從我們廠里爆出來那一點火星,會弄成了上海全埠絲廠工人的總同盟罷工!」

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