從火星沖日與金星合月談起

鄭永春

火星沖日

2020 年10 月14 日，是26 個月一遇的火星沖日。火星沖日是一種常見的天文現(xiàn)象，每當(dāng)天空中火星和太陽分處地球的兩側(cè)，太陽、地球、火星在一條直線上就會出現(xiàn)。火星沖日前后，太陽剛一下山，火星就從東方的天空升起;火星剛從西方的天空落下，太陽就升起來了。在深夜的時候，火星在頭頂上方，相當(dāng)于整夜都可以看到火星。

火星沖日的時候，是從地球上觀測火星的最佳時期。在航天時代以前，每逢火星沖日，全世界的天文學(xué)家都會把望遠(yuǎn)鏡對準(zhǔn)火星。

1610 年，伽利略把望遠(yuǎn)鏡第一次對準(zhǔn)了火星，但他的望遠(yuǎn)鏡實在是太簡陋了，似乎沒有證據(jù)說明他發(fā)現(xiàn)了什么。

1659 年，惠更斯通過望遠(yuǎn)鏡觀測，得到了火星的自轉(zhuǎn)周期。

1666 年，卡西尼在意大利觀測火星，繪制了火星地圖。

1877 年，美國人阿薩夫·霍爾發(fā)現(xiàn)了火星的2 顆小衛(wèi)星，他用戰(zhàn)神的2位隨從——福波斯和戴摩斯命名之。同年，意大利人斯基亞帕雷利把他看到的火星地貌，用直線畫成了蛛網(wǎng)狀。這些直線后來被誤讀為人工建造的運河。

18—19 世紀(jì)的火星沖日，天文學(xué)家借助望遠(yuǎn)鏡，發(fā)現(xiàn)了火星上明暗相間的特征，看到了水手大峽谷和太陽系最高的火山，還看到了南極的極冠。根據(jù)火星表面明暗標(biāo)志出現(xiàn)的間隔，得到了火星的自轉(zhuǎn)周期是24 小時37 分鐘。在《火星全書》中，展示了望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以來各個時代的天文學(xué)家繪制的火星地圖。

1894 年，美國富商羅威爾建立私人天文臺，以尋找火星運河、火星農(nóng)業(yè)和火星人。《火星紀(jì)事》《紅色星球》《火星沙》等一系列科幻小說，又把對火星的關(guān)注從科學(xué)視角轉(zhuǎn)移到文化和社會視角。

然而，從地球上觀測火星還是太遠(yuǎn)了。進入航天時代以來，火星探測器可以飛到它的附近，甚至著陸下去。這時候，火星沖日的科學(xué)價值就削弱了，現(xiàn)代人對火星的認(rèn)識，絕大部分已經(jīng)與天文望遠(yuǎn)鏡無關(guān)，主要得益于火星探測器得到的結(jié)果，這是現(xiàn)在和古代不一樣的一點。

2020 年7—8 月，是火星探測器集中發(fā)射的時間段。火星探測器發(fā)射的時候，不是火星沖日的時候，這點必須要說清楚。火星探測器發(fā)射的時候，并不是地球和火星二者距離最近的時候。因為火星在往前走，地球也在往前走，如果二者距離最近的時候發(fā)射過去，火星顯然已經(jīng)跑掉了。所以，火星探測器是在火星沖日之前的2 ?3 個月發(fā)射的。探測器從地球上發(fā)射的時候，要求火星在地球的前方44 度。發(fā)射之后，沿著一條拋物線飛過去，這條拋物線叫霍曼轉(zhuǎn)移軌道，是從地球去火星最節(jié)省燃料的軌道。

作為普通人，我們在地球上該如何觀測火星，又能觀測到什么呢？首先，整個10 月，火星都是整個天空中最亮的那顆星，而且長時間可見。其次，通過普通的天文望遠(yuǎn)鏡，我們可以看到火星的紅色表面、明暗變化，甚至還能看到白色的極冠。運氣好的話，努努力還能識別出長達4 000 千米的水手大峽谷和高達22 000 千米的奧林匹斯山。

金星合月

除了夜觀火星，10 月初，在太陽升起前的凌晨，天空中還會出現(xiàn)金星合月的天文現(xiàn)象。清晨，可以看到東方的地平線上升起一彎細(xì)小的月牙。月牙的附近，有一顆亮如明珠的星星，那就是金星。金星和月亮相依相伴，交相輝映，猶如星月童話，成就了一道美麗的風(fēng)景。

為什么會出現(xiàn)金星合月的現(xiàn)象呢？這是因為，每年有很多次，太陽系的各大行星會與月亮運行到同一黃經(jīng)上。此時，這些行星看起來離月亮很近，這種天文現(xiàn)象稱為“合”。除了金星合月，還會出現(xiàn)水星合月、土星合月、木星合月等。作為距離地球最近、光度最亮的行星，金星在中國古代被稱為“太白”。在行星合月中，金星合月最具觀賞性。

這些行星真的靠近月亮了嗎？其實并沒有，以金星合月為例，我們知道，月亮繞著地球轉(zhuǎn)，地球帶著月亮一起，在第三條軌道上圍繞太陽轉(zhuǎn)。金星作為一顆行星，在第二條軌道繞著太陽轉(zhuǎn)。金星和月亮各有不同的軌道。所謂的金星合月，實際上二者根本就沒有合在一起。如果在太陽系上方，換一個角度看，你會發(fā)現(xiàn)兩個星球之間的距離至少幾千萬千米。只是從地球上看過去，它們看起來挨得很近而已。

天象常常有

很多人在介紹天文現(xiàn)象時，經(jīng)常會用多少年一遇說明它的罕見性。早晨可觀賞金星合月，夜晚可觀賞“超亮”火星，這兩種天文現(xiàn)象同時出現(xiàn)，是否也是難得一遇的呢？在我看來，金星合月、火星沖日都是常見的天文現(xiàn)象，夜空中每天都會出現(xiàn)各種天文現(xiàn)象，不用太多想。

如果由于天氣原因，你錯過了火星沖日和金星合月這兩大天文現(xiàn)象，也不必扼腕嘆息。因為經(jīng)過1 個月的周期，金星合月還會再次出現(xiàn)。11 月中旬，我們還會看到月亮與金星在天空中相遇。區(qū)別只是在于月相的形狀發(fā)生了微小的變化。

至于“超亮”火星的觀測，更是不限于火星沖日這一天，整個10 月都是從地球上觀測火星的好時機。只要天氣晴好，夜幕降臨后，你面向東方，就會看到地平線上升起來一顆亮星，就像一塊紅色寶石，鑲嵌在夜色的天幕之上，熠熠生輝，美艷無比。

10 月下旬，紅葉遍山的時候，我們還可以觀賞到獵戶座流星雨。當(dāng)然，你也不必?fù)?dān)心流星雨會砸到你。這是因為哈雷彗星前幾次光臨地球附近時，被太陽輻射加熱，留下了一個巨大的塵埃團。地球繞著太陽轉(zhuǎn)的時候，每年都會穿越這團塵埃，地球上的人們就可以看到壯觀的流星雨了。這些塵埃都很小，在穿過地球大氣層時早就被燒完了。

科學(xué)不信邪

在神話中，金星被視為美神和愛神。但科學(xué)探測的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，金星卻是一個“狂暴”的星球。不久前，科學(xué)家在金星上發(fā)現(xiàn)磷化氫，大家對金星上有沒有生命非常感興趣，使得觀測金星成為熱點。實際上，金星的環(huán)境很惡劣。即便可能有微生物，也只可能在幾十千米的高空中。由于有濃密的大氣層，相機無法拍到金星表面的照片，只能通過雷達探測。

在古代，人們把火星當(dāng)作不吉利的象征，因為它顏色是紅色的，在神話中被視為戰(zhàn)神，代表著戰(zhàn)爭、血腥和災(zāi)難。但是，科學(xué)的探測結(jié)果發(fā)現(xiàn)，火星上曾經(jīng)有江河湖海和濃密的大氣層，它的氣候曾經(jīng)溫暖濕潤，很適合生命的發(fā)育。即便現(xiàn)在的環(huán)境已經(jīng)惡化成為一個荒漠行星，仍然是太陽系中除地球外最宜居的行星。今年7 月，中國發(fā)射了天問一號火星探測器，美國和阿聯(lián)酋也各自發(fā)射了探測器，火星早已成為深空探測的焦點。

中國人把火星叫“熒惑”，“熒”是火光的意思，說明它是紅色的;“惑”是疑惑的意思，這又是為什么呢？這是因為，火星和地球都繞著太陽轉(zhuǎn)，它們有時候在太陽的同一側(cè)，有時候位于太陽的兩側(cè)，二者之間的距離會出現(xiàn)大幅度的變化，最近的時候有5 500 萬千米，來自火星的光線（實際上是反射的太陽光）3 ?4 分鐘就到達地球被我們看到;最遠(yuǎn)的時候達4 億千米，來自火星的光線要20 多分鐘才能被我們看到。正是因為這個原因，使火星的亮度有很大的變化，我們看到的火星時隱時現(xiàn)。

有說法認(rèn)為，火星沖日和個人運勢有關(guān)系，這是沒有任何道理的。因為火星是太陽系的第4 顆行星，地球是第3顆行星。火星沖日時，這2 顆行星在太陽的同一邊，都朝向太陽的方向，是經(jīng)常出現(xiàn)的。

如果長期觀測火星，就會發(fā)現(xiàn)火星在天空中的軌跡有時候會出現(xiàn)逆行。大多數(shù)時候往前走（順行），有時停住不走了（留），接著，開始后退（逆行），退了一段又往前走了。但是，這是我們從地球上看事物的直覺，但這個直覺并不符合客觀事實。火星和地球一樣，都是繞著太陽逆時針公轉(zhuǎn)的。從太陽系上方看，火星沒有逆行過，水星也沒有逆行過。雖然它們到地球的距離有時遠(yuǎn)、有時近，但我們在地球上的生活主要受太陽的影響，其他行星的引力、輻射對我們基本沒有影響。

總之，火星沖日、水逆、星座這些都是常見的天文現(xiàn)象，與國家和個人的命運沒有任何關(guān)系。科學(xué)與其他學(xué)問之間最重要的區(qū)別在實事求是。只要有足夠的證據(jù)能推翻現(xiàn)有的理論，科學(xué)界會毫不猶豫、立即接受。