周末別貪睡！火星合月、五星聯珠一次看個夠

本文作者：肖攀峰，中國科學院天體物理博士

本文審稿：苟利軍，中國科學院大學天文學教授

3月10日8時37分，天空將上演火星合月的天象。

所謂火星合月，是指火星與月亮位於同一黃經上，火星距月亮很近的天象。

由於時值北半球春季，日出時刻較早（以北京地區為例，3月10日的日出時刻是6時33分），所以本次火星合月的準確時刻實際是在白天，我們不能用肉眼看到火星距離月亮最近的時刻。

紅色的火星

但是在日出前，火星相距月亮也並不算太遠，兩者相伴成趣，我們依然可以欣賞到非嚴格意義上的「火星合月」。

火星

火星是地球軌道外的第一顆行星，它和地球同屬於類地行星，平均密度較大、表面是固體，個頭沒有木星、土星等巨行星那麼大。

由於火星表面覆蓋大量的氧化鐵礦物，使得它的顏色呈紅色。

火星在中國古代被稱為「熒惑」，因為它熒熒如火，位置、亮度時常變動。

火星和地球的大小比較

觀測時間和方位

火星2時10分從東南方升起，一輪呈反「D」字形的下弦月位於火星上方，隨著地球的自轉，月亮和火星在早晨6時移動到了南方，地平高度分別達到了29°和25°（此時也是月亮地平高度最高的時刻，便於觀測，當天月亮的中天時刻為5時52分），在此之後，受日出的影響，火星漸漸湮沒消失在耀眼的陽光里。

反「D」字形的下弦月

月亮和火星依次升起

（紅色十字絲標出的是火星，

火星上方的白色亮點是月亮）

「火星合月」在日出前可見

因此，在3月10日2:30-6:00的這一時段里，我們可以在東南方看見火星和月亮在一起，距離很近，火星位於月亮以南約4°的位置。

火星合月的看點

此次的火星合月，還有一大亮點是可以看到多顆明亮的天體呈一字排列，上演「五星聯珠」的景象。

火星合月時還有「五星聯珠」

（黃色方框圈出了這五顆「亮星」，從左至右依次是土星、火星、月亮、心宿二、木星，藍色標尺標示的是星星在天球上距離的角度）

這幾顆亮星橫跨天空接近45°，以月亮過中天時為例（10日5時52分）：

1. 在月亮和火星的東南方約13°處是有「指環王」之稱的土星（地平高度23°，視星等0.88等）；

2. 在月亮的南方約4°是火星（地平高度25.5°，視星等0.97等）；

3. 在月亮的西南方約16°處則是天蠍座中最耀眼的紅色亮星——心宿二（地平高度23.5°，視星等1.37等）；

4. 在心宿二的西北方約17.5°處是木星（地平高度30°，視星等-1.96等），在八大行星中，它的亮度僅次於金星。

距離月亮和火星13°的土星

距離月亮16°的天蠍座「心臟」——心宿二

距離心宿二17.5°的木星

此外，土星和火星此時正好位於銀河的兩側，在天氣晴朗、天光污染小的地方可以在土星和火星之間看到一條暗弱的銀白色銀河光帶橫貫天空。

火星合月時銀河清晰可見

（紅色十字絲標示的是火星，

火星正上方4°處是月亮）

結尾的彩蛋：火星大沖

最後附送彩蛋一枚——在今年的7月27日13時12分，將迎來火星大沖的罕見天象，每隔15年-17年才會發生一次火星大沖。

當太陽、地球和火星正好位於一條直線上，且地球和火星位於太陽的同一側時，稱為「火星沖日」，每隔780天左右發生一次火星沖日；當火星沖日發生在火星的近日點附近時，稱為「火星大沖」，上一次的火星大沖還是在2003年8月27日，下一次的火星大沖則要等到2035年了。

火星的視直徑對比

（左圖是普通沖日時的火星視直徑，

右圖是今年火星大沖時的火星視直徑）

火星大沖前後，火星和地球之間的距離最近（火星和地球的距離在5500萬千米和4億千米之間變化，2018年7月兩者的距離將接近到5760萬千米），並且由於火星被太陽照亮的一面完全朝向地球，因此是觀測火星的絕佳時機，屆時火星行至自2003年8月至2035年9月間與地球距離最近的位置，火星將類似「超級月亮」一樣，成為一顆「超級火星」，又大又亮，成為全天僅次於金星的亮星。

火星大沖時，由於火星和地球的距離達到極近，是發射火星探測器的絕佳發射窗口，此時向火星軌道發射環繞火星或著陸火星的太空飛行器，其大橢圓軌道（即地球-火星轉移軌道、霍曼轉移軌道）相對較小，探測器飛行的軌道路徑相對較短，能節約大量的燃料和飛行時間，對於航天測控的精度要求也比非火星大沖時段低很多。

地球-火星轉移軌道

上一次2003年火星大沖時，美國宇航局（NASA）就發射了「機遇」號火星探測器，原定在火星表面工作3個月，但它超乎想像地完成了科學任務，自2004年1月25日成功登陸火星以來，「機遇」號火星漫遊車已在火星上成功運轉了14年多，成為人類有史以來最為成功的火星探測任務之一。

「機遇」號火星漫遊車

另一個大家更為熟悉的利用火星大沖年份發射火星探測器的例子就是今年2月7日，美國SpaceX公司「重型獵鷹」火箭首飛時，發射的那台將要進入火星軌道的紅色特斯拉跑車了，雖然發射時間比真正的火星大沖早了幾個月，而且跑車也不能算一台真正的火星探測器。

「重型獵鷹」首飛時的載荷——一輛

紅色特斯拉跑車

即使今後人類想要實現載人登上火星之類堪比「阿波羅」登月計劃的宏偉工程，也一定會選擇在火星沖日特別是火星大沖前後來發射載人太空飛行器，相信沒有誰會在地球和火星相距4億千米時突發奇想地來一發火星計劃的。

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