每隔26個月一次的火星盛宴「衝」又來了!2016年的火星衝發生在5月22日19:17,正在天蝎座(Scorpius)逆行的火星(Mars),亮度會逐漸增亮到-2.1等,比旁邊的天蝎座主星「心宿二」(Antares)還亮20倍!晚上7點半,當暮光褪去後自東方升起,它比在西方低空的天狼星還亮,與已過天頂的木星並列為夜空最亮的星。火星也和旁邊紅色的心宿二、灰黃色的土星構成了一個直角三角形,晚上10點後可升高到30度,很好辨認。
這次火星衝同時也是10年來火星最近、最大也最亮的一次衝,雖然視直徑只有18.4角秒,比不上2003年8月的25.1角秒,也略遜於2018年7月的24.3角秒,但比起2832年3月,八百年來最糟的一次衝(13.7角秒)可是好得多了!這也是自2005年以來,最佳的火星觀測機會。但您知道嗎?火星真正離地球最近的時刻其實是在衝的8天後,也就是5月31日的5:34,那時火星與地球間的距離將只有0.503AU(約7,528萬公里),視直徑達18.6角秒!在衝前後期間內,不但整夜可以觀測,而且火星又大、又圓、又亮,甚至利用小型望遠鏡就可以看見一些火星地表明顯的特徵,是天文學家及同好們觀賞火星的大好時機!
從地面上的望遠鏡中所見的火星,大部分時間都只像是一個橙色的模糊小圓點。只有在「衝」前後一兩個月期間我們才能看清它表面的特徵、塵暴、雲塊,以及極冠的等明暗變化。
最適合火星觀測的望遠鏡應採高品質6吋(15公分)以上口徑的折射鏡,20~25公分較大口徑的牛頓式反射鏡也不錯,但鏡面精度必須要高,光軸調整也要完美。折反射鏡中SCT或 MAK在火星觀測上也偶有佳作,可惜因次鏡遮蔽率較大致使成像銳利度稍差。望遠鏡雖應挑剔,但要提醒同好們:真正決定火星觀測的良劣的關鍵其實是大氣穩定度,也就是視相度(seeing)。而且觀測的經驗是累積汗水與時間而來的,絕非一蹴可幾!
濾鏡在各行星的觀測上扮演著很重要的角色,效果相當顯著。善用濾鏡可以提高火星表面變化的反差,讓原本模糊的特徵浮現出來。有些濾鏡(如橙色和紅色濾鏡)甚至對於提高火星表面地形特徵反差特別有效。而越偏短波長的濾鏡,像紫色濾鏡(如W47)雖然會降低火星地面特徵的鑑別能力,但對於分辨火星高層大氣特徵卻特別有用,用來觀測火星表面時,幾乎已經完全看不出特徵了。
想做完善的火星觀測應該準備紅色(W25)、橘色(W23A)、綠色(W58)、藍綠色(W64)、藍色(W38 或 W80A)與紫色(W47)等幾種濾鏡。W25 和 W47 等較暗的濾鏡只適合大口徑或攝影使用。W23A 對 15 公分以下的望遠鏡或許都太暗了些,黃色的 W15 濾鏡較適合。
A.L.P.O. 觀測者使用之伊士曼˙柯達 Wratten 濾色片用在火星觀測上的特性
火星表面最顯著的特徵是一些被早期觀測者如 Giovanni Schiaparelli與E. M. Antoniadi 命名為「海」的暗斑,其實這些廣闊地區只是反射率較低的岩石和塵土而已,隨著風暴的影響,這些暗區也會有季節性的變化。曾被逐年記錄的包括 Syrtis Major(大三角)、Solis Lacus(太陽湖)、Elysium(失樂園) 與別具特色的叉狀Sinus Sabaeus-Meridiani(沙巴人灣─子午線灣)。
Syrtis Major(大三角) 是火星上最明顯的特徵,自1950 年代起出現長期變化,最典型的記錄是其寬度上的變化。一般來說,當火星北半球進入仲夏時,其寬度最大;北半球初冬時則最窄。但根據哈伯望遠鏡與ALPO的觀測顯示,Syrtis Major自1990年起似乎就一直沒有這種規律的變化。
有「火星之眼」之稱的 Solis Lacus (太陽湖),是眾所周知最富於變化的地區。另外一個吸引專業觀測者注意的是位於 Elysium 南緣的 Trivium-Cerberus 暗區,它的大小約1,300 x 400 公里寬,但在1990 年代卻突然消失。
火星的大氣也相當多變:白色的水冰雲、紅色的塵暴、臨邊的藍色霧靄與白色的霜,令觀測者為之著迷不已。火星之雲量與極冠物質蒸發至大氣中的量多寡有關,特別是北極冠。 在1990年出版的第一份火星氣候報告與後續增添的資料中,顯示火星的大氣中的雲與表面的霧在北半球的春夏季,比南半球同樣季節時要來得多。
在觀察火星雲霧現象時,建議您不妨加上一片藍色濾鏡(W38 或 W80A),效果會更好。
火星山脈上空常會出現山雲(Orographic clouds),和地球山區相似。最著名的就是出現在奧林帕斯山區(Mon Olympus)以及Tharsis高地,被風吹成「W雲」。這種山雲在北半球的秋天最活躍。此外 Elysium 也常見山雲。
火星上最常出現散雲(分立雲Discrete clouds) 的地方是Libya(利比亞)、Chryse 與 Hellas盆地,環繞在Libya盆地、橫越Syrtis Major(大三角)的「大三角藍雲」便是一例,尤其是當Syrtis Major位於火星邊緣時,雲最容易被觀察。
晨雲(Morning clouds)是火星迎日緣(即將日出處,在地球看是天空中的向東側)地表附近白色的霧或霜。霧通常在日出後便會消散,但霜則可能維持一整天。暮雲(Evening clouds)與晨雲相似,不過是出現在火星的另一側邊緣,通常較多,面積也較大。
根據最近的研究發現,火星在任何季節均會發生塵暴,最旺盛期在南半球的夏季與北半球的初夏。觀察記錄火星塵暴發生的時間、路徑與蔓延的區域對未來的火星探測任務相當重要。當塵暴發生時,火星面被漫天沙塵蒙蔽,呈現較亮的黃色,而此時地面特徵已不可見。
藍色澄清效應(blue clearing)
是一種天文學上瞭解度還很少的現象,近年來亦有學者呼籲正名為紫色澄清效應(Violet clearing)。現象發生時,火星表面低空或地面上(albedo反照度造成)一般在藍或紫光下模糊的特徵細節,此時竟能以藍或紫色濾鏡清楚地看到或拍攝下來,甚至能持續數天之久。澄清效應可能只侷限發生在一個半球上,而且會以變異的濃度由強度0 (偵測不到任何表面特徵) 變化至強度3 (以白光能見的表面特徵也能都看見)。W47濾鏡 是用來偵測及分析藍色澄清效應的標準濾鏡。通常未發生澄清效應時,火星表面的反照度差異特徵在透過Wratten 80A淡藍色濾鏡下只能約略地模糊呈現,若以深藍濾鏡(W46)或紫色濾鏡(波長380-420 nm)觀測,除了較高大氣中的雲、霧和極冠之外,火星盤面幾乎呈現不出什麼特徵。
火星地形古代名稱對照 |
較暗的區域 |
較亮的區域 |
Mare |
海,廣大的暗區 |
Regio |
地區,廣闊的亮區 |
Lacus |
湖,較小型的暗區 |
Pons |
地峽,細長的亮區 |
Sinus |
灣,弧形的暗區 |
Promontorium |
岬,岬狀的部分 |
Portus |
港,小的突出狀暗區 |
Cornu |
角,岬狀的部分 |
Depressio |
凹地 |
Insula |
島,其他小亮區 |
Fretum |
海峽,細長的暗區 |
Mons |
山,其他小亮區 |
Palus |
沼,小斑點狀暗區 |
Nix |
雪原,其他小亮區 |
Fons |
泉,小斑點狀暗區 |
|
Lucis |
森,小斑點狀暗區 |
Aquae |
泉,小斑點狀暗區 |
Silra |
園,小斑點狀暗區 |
Nodus |
交點,小斑點狀暗區 |
火星地形現代名稱 |
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Catena |
Chasma |
Dorsum |
Fossae |
Labyrinthus |
Mensae |
Tholus |
Mons |
Montes |
Patera |
Planitia |
Planum |
Vallis |
火口列 |
大峽谷 |
溝 |
長而淺的谷 |
谷 |
平頂山
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丘 |
山 |
山脈列 |
不規則的火山口 |
平原 |
高原 |
曲折的山谷
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撰文 :吳志剛(臺北天文館研究組組長)、洪景川(臺北天文館視聽組研究助理)