今年的火星衝，15年一次

今年的7月27日是火星衝，火星衝前後是火星最靠近地球的時候，而今年的火星衝又特別靠近地球，是2003年以來最靠近地球的一次，這段時間火星看起來又亮又紅，下一次要看見這麼近的火星就要等到2035年！

什麼是火星衝？

火星是距離地球第二近的行星，僅次於金星。跟金星和木星比起來，火星一般的時候都不是很亮，通常也比土星暗。不過每當「火星衝」，也就是地球位在太陽和火星之間，三個天體排成一直線時，火星會變得非常亮，有時甚至比木星還耀眼！

火星衝差不多就是火星最靠近地球的時候，這個時候的火星看起來特別亮而且大，所以火星衝前後是最適合觀看火星的時機。

地球繞太陽公轉一圈是1年，火星則是1.9年，地球的公轉速度比較快，大約兩年兩個月會追上火星一次，也就是火星衝大約是兩年兩個月會發生一次。

每次火星衝時，研究火星的科學家都會很忙，因為這時可以把火星看得最清楚，所以火星上許多重大的發現都是在火星衝時。

卡西尼與惠更斯

卡西尼與惠更斯以研究土星而聞名，不過他們對火星的研究也很有貢獻。

1659年火星衝期間，克里斯蒂安．惠更斯（Christiaan Huygens）用望遠鏡發現並記錄火星上有明顯的黑色地貌，這個區域後來被稱為大瑟提斯（Syrtis Major），這是首次在地球以外發現行星表面的特徵。惠更斯以大瑟提斯為基準，量測出火星大約24.5小時自轉一圈，這是第一次量測到火星的自轉速度，跟現代所量測的值相差不多。

哈伯望遠鏡拍攝的火星影像，黑色的大瑟提斯是火星上相當明顯的特徵，惠更斯利用它來量測火星的自轉。影像來源：NASA

測量火星和地球之間的距離，最適合的時間當然是火星衝的前後。1672年，巴黎天文台的台長喬凡尼．卡西尼（Giovanni Cassini）希望在火星衝時，用三角視差的方法量測火星的距離。卡西尼派人到南美的法屬圭亞那，他自己則留在巴黎，兩組人在同一個時間量測火星在天空中的位置。根據兩地火星在天空中位置的差異，以及巴黎到圭亞那的距離，卡西尼就可以用簡單的三角幾何推算出火星的距離，這是人類首次算出火星與地球的距離。

1877年的火星衝

1877年的火星衝發生在9月6日。美國天文學家阿薩夫．霍爾（Asaph Hall）在火星衝之前，使用美國海軍天文台66公分折射式望遠鏡觀測火星，他在8月12日和18日發現了火星的兩顆衛星。希臘羅馬神話中，火星代表著戰神，所以這兩顆衛星就以戰神兩位兒子的名字命名：佛勃斯（Phobos）和德摩斯（Deimos）。這兩顆衛星都相當小，佛勃斯的大小相當於台北市，而德摩斯則跟基隆市差不多大，如果不是火星衝，加上優良的望遠鏡，這兩顆衛星還真不容易被發現。

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1877年的火星衝，讓霍爾發現火星的兩顆衛星，同一時間歐洲大陸上的義大利天文學家喬凡尼．斯基亞帕雷利（Giovanni Schiaparelli）也用望遠鏡觀察火星。斯基亞帕雷利在火星表面看見一些渠道，他把這些渠道畫下來，後來有人把義大利文的渠道（canali）翻譯為英文運河（canal），雖然這兩個字很像，但是意義卻不同。

美國的富商帕西瓦爾．羅威爾（Percival Lowell）受到斯基亞帕雷利的啟發，他在亞利桑那州的旗杆鎮建立私人的天文台，這個天文台很重要的一個目的是要研究火星。羅威爾在觀察研究火星後，認為火星上住著高度文明的火星人，他們挖鑿運河用來灌溉農作物。雖然有人質疑羅威爾的發現，但是羅威爾還是堅信他的想法，要如何證明火星上到底有沒有火星人呢？

火星探測太空船

火星上有外星人的想法深植人心，一直到1965年美國的水手4號太空船（Mariner 4）飛越火星，人類才首次有機會近距離觀測火星。水手4號影像顯現火星地表一片荒蕪，不但沒有火星人，連生命的跡象也沒有。

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水手4號在1964年11月28日升空，時間是1965年3月9日火星衝前的幾個月，刻意選擇在火星衝之前發射，是因為這時火星離地球較近，可以用較少的火箭燃料飛抵火星，而且太空船從地球出發到火星時間也比較短。

火星太空探測任務的發射，都是選在火星衝前幾個月出發，以最近幾年的火星任務為例子，2011年11月發射的好奇號（Curiosity）、2013年11月前往火星的MAVEN、2016年3月出發的火星微量氣體任務衛星（ExoMars Trace Gas Orbiter）以及2018年5月升空的洞察號（InSight），這些火星探險任務間隔大約是兩年，也就是地球和火星相會的週期，而且都是在火星衝前的幾個月發射升空。

為了確保任務能在火星衝前幾個月發射升空，科學家和工程師都要緊盯工作進度，萬一進度落後，錯過火星靠近地球的時機，就必須再等兩年。原本預計2018年前往火星的ExoMars漫遊車，就是因為科學儀器完成的進度落後，只好延後到2020年火星衝前再出發。

哈伯也愛火星衝

太空船都飛到火星了，還要用繞地球運行的哈伯太空望遠鏡觀測火星嗎？當然需要，雖然太空船可以近距離觀察火星，不過可能無法一次看見火星的全貌。

2001年的火星衝讓哈伯望遠鏡發揮所長，當年的火星衝是6月13日。下圖是哈伯望遠鏡在火星衝附近拍的兩幅影像，左圖中可以看見火星上的地形，黑色的部分主要是玄武岩構成，紅色的部分則是由氧化鐵（也就是鐵鏽）組成的沙塵，藍白色的則是火星上的水冰雲。右圖則是遭遇全球沙塵暴的火星，沙塵暴讓整個火星大氣充滿氧化鐵沙塵，大氣透明度變差。哈伯望遠鏡的觀測有助於科學家了解火星巨大風暴形成的原因。