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Anonymous asked in 科學天文與太空 · 1 decade ago

火星(Mars)的特徵與性質為何?

火星(Mars)的特徵與性質為何?

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  • Anonymous
    1 decade ago
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    火星的赤道直徑6794公里,約比地球小一半,質量是地球的0.107倍。它的公轉軌道與黃道面的傾斜角約1.85度,公轉恆星週期為686.98天。與地球的會合週期為779.94天,在地球與各行星的會合週期中是最長的。在一個會合週期內,我們從地球上觀測其視行運動,在天球座標上有約70天的逆行現象,移動接近18個弧度。火星的軌道偏心率為0.0935,在各行星的橢圓軌道形式中是偏大的,使得在近日點與太陽間的距離約為1.381AU,遠日點時則約為1.666AU,兩者差距達0.285AU。

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    火星觀測史

       火星雖然不是很大,但由於離地球並不算很遠,再加上其規律性的行星運動,在過去一直很受天文觀測人員的青睞。在火星的觀測中除了中國史書的文字記載外,較有系統的觀測數據是從十六世紀末期,丹麥天文學家泰谷(Tycho Brah)近20年的肉眼裸視觀測資料開始,其位置資料已經約可精準到4個角分。其後泰谷的學生刻卜勒(Johannes Kepler)甚至於利用了老師的觀測資料,創立了刻卜勒行星運動三大定律,推翻了"地球為宇宙中心"的謬論。

      十七世紀初義大利天文學家伽利略發明望遠鏡之後,便利用望遠鏡打開了天文之窗。天文學家們陸續的從望遠鏡中觀測火星獲得重大的發現。1659年荷蘭的天文學家惠更斯(Christiaan Huygens)自觀測中估算到火星有自轉的現象,週期接近24小時,其後於1666年義大利天文學家卡西尼(Giovanni Domenico Cassini)亦發現到這種現象並正式對外發表,並在火星描繪的圖中有疑似有極冠(Polar cap)的記錄。1672年惠更斯亦明顯的繪出在火星南極的極冠,證實了極冠的存在;1777年英國天文學家赫歇爾(William Herschel),從反射鏡的觀測中發現火星的自轉軸跟公轉軌道面有近30度的傾斜角(實際上為約25.19度);1809年法國的天文學家Honore Flaugergues觀測到火星上有黃色雲系,其後經證實為火星地表的塵暴現象(Dust Storms),並且也在1813年注意到火星的極冠的大小有季節性的變化。

      到了1877年,任職於美國海軍天文台的海爾(Asaph Hall)於火星大接近時發現了火星的兩顆衛星,其後分別將其命名為何博斯(Phobos)及戴茂斯(Deimos)。同年秋天,義大利天文學家Giovanni Virginio Schiaparelli運用8.6吋Merz折射鏡觀測火星時,宣稱發現火星上有類似"運河"的網狀條紋,此一運河說在當時引起了很大的爭議!後來還造成美國羅威爾(Percival Lowell)倡導火星人理論(Martian theory)的謬論。

      直到廿世紀太空科技發達後,我們對於這位鄰居的結構及性質方面更加的瞭解。1964年11月28日美國太空船水手四號(Mariner 4)發射昇空,於228天後接近略過火星,首度送回22張火星近距離的地面影像。從照片的分析看出火星表面像月球般的荒涼,地表存在有許多的火山、峽谷及如月球表面一般的隕石坑洞等。同時亦從無線電波的探測中發現其大氣相當稀薄,地面氣壓僅約有4.1到7.1百帕,主要成分為二氧化碳(CO2)。最值得一提的是火星地表並沒有所謂的人工運河的存在,打破了先前一些錯誤的理論;同時綜觀整個環境也相當不適合植物的生存。

      1976年07月20日和09月03日美國太空總署的海盜一號與二號太空船陸續成功的登陸火星,除了做影像的傳送與蒐集相關科學資料(結構的特徵、大氣的成份)外,還有一項重要的任務就是尋找生命的證據。但依所做的實驗結果來分析,確認有機生物存在的機率相當低。

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    火星的真實面貌

      火星的地表以地球的標準來看,基本上是一冰冷荒涼的世界,雖然有一個稀薄的大氣,但地面氣壓僅約在6-7百帕左右,遠小於地球(地球的地面平均氣壓為1014百帕)。但由於有大氣層,所以在火星上還是有一些明顯的天氣現象(如雲,風場,沙塵暴等)。其中地面的平均風速隨季節而有所不同,以海盜一號與二號太空船的地面觀測來看,在夏季約為2-7m/s,冬季則約為5-10m/s,有沙塵暴時,風速甚至可達17-30m/s。火星大氣中絕大部份是二氧化碳(約95%),因而在大氣中也有微弱的溫室效應(greenhouse effect)。

      火星的赤道面與公轉軌道面有25.19度的夾角,所以在一個"火星年"中隨著太陽照射角度的不同,在地面上還是有季節特徵。但由於平均距離太陽約地球的1.5倍,再加上大氣層較薄,所以溫度相對於地球是較低的,平均地面溫度約在210° K左右(地球為288° K)。在夏季,平均溫度方可達水的凝固點約在273° K以上,但冬天於極地的溫度甚至可下降到150°K。由於低溫與低壓,水在火星上多是以固態形式存在,集中在南北兩極,形成明顯的極冠。

      火星的極冠主要是由固態二氧化碳、固態冰與灰塵所組成,北極極冠的所在地為平原,南極的極冠則位於高地之上。火星當逐漸運行至遠日點附近時,太陽直射火星的北半球(此時北半球為夏季),在太陽輻射作用下,北極的極冠具有相當明顯的季節性,極冠中固態的二氧化碳被昇華,離開極冠回到大氣層中,使其外觀上變小(此時主要組成為冰雪)。而火星運行至近日點附近時,此時北半球為冬季,二氧化碳再被凝固在極冠中使其變大。至於南極極冠亦同樣的有明顯的季節變化,所以火星上季節的年變化,從兩極極冠的消長即可看出。

      火星的表面充滿(隕石)坑洞、熔岩平原、巨大火山及峽谷。相對於地球,火星的地表沒有明顯的板塊結構與運動,地殼現今是靜態的,多是粗糙的坑洞表面,不像地球有由板塊運動造成連結的山脈與洋脊等的地型特徵。火星的的地型結構中有一項明顯的特色,就是隕石坑,大多數(隕石)坑洞高地是密集的分佈在的這南半球大部份地區與北半球部份地區(經度330°附近),海拔高度約在1至4公里間;而在北半球所見多是熔岩平原。南北半球兩者間會有如此的差異,其原因可能是在約38億年前,南半球曾受到隕石群的撞擊過,這一點與我們的月球之部份特徵類似。在火山部份中較特別的是奧林帕斯(Olympus)火山,其高度達24公里,基部寬約550到600公里,不但是火星上最巨大的火山,也是太陽系中最高的火山。此外從火星上火山口附近的隕石坑未被火山熔岩淹沒可看出,火星上的火山已經很久沒有明顯的活動。

      火星沒有磁場,核心成分可能是硫化鐵(iron sulfide),而地殼則是由矽酸鹽(silicate)所構成。由於其土壤成分為氧化鐵(iron oxides),所以這個行星外觀看起來是帶紅色的。

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    火星的探測計畫

      為了加強對火星的瞭解,美國太空總署持續的推動火星的探險及科學調查計畫,其主要科學目的如下:(http://mars.jpl.nasa.gov/missions/index.html)

    1. 搜尋火星上的生命或曾經存在之遺跡。

    2. 瞭解火星上氣候的特徵。

    3. 瞭解火星上地質的結構與變更。

    4. 為人類登陸火星準備。

    先後有多次的任務,過去的火星探測計畫先後如下:

    Mariner 3,4,6,7,8,9

    Viking 1,2

    Mars Observe

    Pathfinder

    Climate Orbiter

    Polar Lander

    Deep Space 2

    Mars Global Surveyor

  • Anonymous
    5 years ago

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  • 1 decade ago

    問 題

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    我要火星的資料. [ 檢舉 ]

    發 問 者: 知識長 ( 初學者 1 級 )

    發問時間: 2005-08-07 10:33:08 / 解決時間: 2005-08-07 15:01:37

    解答贈點:5 / 閱覽:61 / 回答:5 / 意見:0 / 正面評價:57%

    我要火星的資料.(詳細.只要火星.其他不要)

    2005-08-07 10:57:24 補充

    我為了讓個為回答(不覺得點太少不直得)才拆揩來問九大行星的詳細資料.不要檢舉我.(來自之前的經驗)

    最佳解答

    發問者自選

    回 答 者: 知識小涂奶 ( 初學者 5 級 ) [ 檢舉 ]

    回答時間: 2005-08-07 10:36:20

    火星是從太陽數來第四顆行星,軌道半徑為22,794萬公里 (1.52AU);直徑為6,794公里;質量是6.4219x1023公斤。

      火星自史前時代就已為人所知,直至今日,它仍是科幻小說除了地球以外最常出現的太陽系場景。不過,美國天文學家羅威爾 (Lowell) 在二十世紀初「看」到的火星「運河」(canals),曾引起多少世人無盡的遐想,如今己確定這真的純屬幻想,事實上並不存在。

      最早造訪火星的探測船是1965年美國的水手4號 (Mariner 4),之後陸續有許多探測船到過火星,包括第一艘登陸的火星2號 (Mars 2)、在1976年登陸的二艘海盜號登陸艇 (左圖),而在長達20年的中斷後,新一代的探測船火星探路者號 (Mars Pathfinder, MPF) 在1997年4月成功登陸火星 (右圖)。

      火星的公轉軌道相當橢圓,這使得火星正對太陽處的溫度在一年之間有很大的變化:在近日點與遠日點之間可以相差到約30℃,這是影響火星氣候的主要因素之一。火星表面的平均溫度約為218K (-55℃),但實際溫度從冬半球極區的140K (-133℃) 至夏半球向陽面的300K (27℃),差異相當大。

      火星雖然比地球小得多,但其表面與地球陸地可說是大致相同。

      除了地球,火星是類地行星中地形最多變的行星,以下是它的一些壯麗地景:

      .奧林帕斯山 (Olympus Mons):是太陽系中最巨大的山,從四周平原算起足足有24公里高,整個火山有500公里寬,單是環繞山邊的峭壁就有6公里高 (右圖);

      .Tharsis bulge:火星表面的巨大隆起,有4,000公里寬、10公里高;

      .水手峽谷 (Valles Marineris):全長4,000公里、深2至7公里的超級大峽谷群 (右圖);

      .Hellas Planitia:位於南半球的撞擊坑,寬2,000公里、深6公里。

      火星表面很多地方都非常的古老且多坑洞;但也有很多較年輕的裂谷、山脊、丘陵及平原。

      火星南半球主要是古老而多坑洞的高地 (左圖),有一點像是月球表面;北半球則主要是由相對年輕得多的、高度較低的、地質史更為複雜的平原所組成,而在二區之間似乎有一道高差達數公里的明顯邊界。這種地形上的區分及明顯的邊界究竟是基於什麼原因,目前為止並不清楚,有一種推測認為這是由於火星在形成隨後的一次超級大撞擊事件所造成。目前有一些科學家已開始質疑上述的明顯邊界到底是否存在,火星全球探勘者號 (Mars Global Surveyor, MGS) 或可解答這個議題。

      有關火星內部的瞭解只能從其表面資料及整體數據經大量計算得知。火星很可能有一個半徑約1,700公里的核、一個密度較地球地函高的火成岩函及一個薄殼。火星比其它類地行星的密度都來得低,這可能是因為火星核除了鐵質之外,還含有較多的硫化物碎片所致,換句話說,火星核可能是由鐵及硫化鐵組成。

      就像水星和月球一樣,火星目前似乎沒有活動中的板塊構造運動,在火星上找不到近代表面水平移動的證據,如地球上常見的褶皺山脈。由於沒有橫向的板塊移動,在火星殼以下的熱點 (hot-spots) 長期在地表固定停駐在一處,再加上火星的表面重力薄弱,這或許就是形成火星表面巨大火山及隆起的原因。雖然火星目前並無火山活動的跡象,但火星全球探勘者號發現的一些新證據指出,在火星地質史的早期可能曾有構造運動,這個發現已引發了科學家拿來與地球比較的高度與趣。

      火星表面許多地方有極清楚的侵蝕地形,包括大規模的洪氾痕跡及一些小河系 (右圖),這說明了火星表面以前必定曾一度有流水,也許有大湖甚至海洋。但這樣的歲月似乎並不長久而且是很久以前的事了,據推估差不多是40億年前。至於著名的水手峽谷則並非由流水造成,它是在 Tharsis bulge 生成時,火星殼被拉張而形成。

      火星過去曾經更像地球,它的二氧化碳多被固定在碳酸鹽岩石中,然而由於沒有板塊構造運動,火星並不能像地球一樣將這些二氧化碳釋放回大氣中,因而無法擁有足夠的溫室效應,使得火星就算是位於地球的位置,氣溫還是遠比地球寒冷得多。

      火星有一層很薄的大氣,主要由僅餘的二氧化碳 (95.3%) 加上一點氮 (2.7%)、氬 (1.6%) 、微量的氧 (0.15%) 及水氣 (0.03%) 所組成。表面平均大氣壓大約只有7百帕,還不到地球的百分之一,在各地的氣壓變化很大,從最深的盆地底幾乎有9百帕,到奧林帕斯山頂大約只有1百帕不等。雖然只有這一點大氣,卻已經足以產生非常劇烈的強風及塵暴,甚至常常籠罩整顆行星達數月之久!火星大氣的溫室效應僅能使表面溫度提高5K,遠不及金星與地球。

      火星的兩極有永凍的冰冠,冰冠主要是由乾冰 (固態二氧化碳) 組成,呈現出由暗色塵沙與冰層交替的層狀結構。在北半球夏季,二氧化碳會自冰層全部昇華至大氣中,只剩下水冰層;但是南極冰冠有沒有水冰層就沒那麼清楚了,因為南極冰冠 (左圖) 的乾冰從未全部消失過。火星冰冠層狀結構的成因尚無定論,也許是因為火星赤道面與公轉軌道面交角的長期變化所致。此外,在較低緯區的表面之下說不定也有水冰的存在。海盜2號登陸艇的觀測數據顯示,火星冰帽大小的季節性變化使得大氣壓力變化幅度可達25%之高!

      由哈伯太空望遠鏡 (右圖) 的最新觀測結果得知,海盜任務期間的火星似乎並不是處於典型狀態,目前火星的大氣似乎比海盜號登陸艇觀測的時候更冷、更乾,進一步的訊息可參閱 STScI 網站。

      海盜號登陸艇曾做過一些確定火星上是否有生命的實驗,雖然結果略顯含混,但如今大部分科學家都相信這些實驗結果並未顯示出任何火星有生命的證據。在這方面仍有一些爭議,樂觀者指出這些實驗僅僅分析了2個小樣本,而採樣地點也不是很恰當,實驗結果的代表性存疑。未來的火星任務將會進行更多的實驗分析。

      另一方面,地球上有少量的隕石 (SNC 隕石) 咸信是來自於火星。1996年8月6日,David McKay 等人發表了第一件在火星隕石中鑑定出有機物的報告,作者進一步指出,這些有機物以及隕石中一些其它的礦物特徵,或許正是火星遠古時代曾有微生物的證據 (左圖?)。

      多驚人的宣告!但須特別注意的是,雖然這個證據總是被強調,但其實尚並不足以支持外星生命確實存在的想法。自從這份報告發表以來,又有許多不同結論的相關研究發表。劃時代的宣告總需要劃時代的證據,在我們確信這個劃時代宣告屬實之前,恐怕還有許多研究要進行。

      火星沒有全球性的磁場,但在許多區域具有微弱的磁場,這是火星全球探勘者號在剛進入火星軌道數天內就意外發現的,這些區域磁場可能是已不復存在的全球磁場所殘留下來的。這個發現對於火星內部結構以及大氣演化史的相關研究也許會提供很重要的幫助,而後者又可進一步用以研究火星遠古生命存在的可能性。

      在晚上,火星是很容易用肉眼觀測的,視地球與其相對位置的不同,它的亮度變化很大。有些網站可以顯示火星及其它行星在天空的現在位置;更多的細節及圖表則可以在一些星圖軟體如Starry Night中找到。

    火星的衛星

      火星有兩顆小衛星,它們的軌道都很接近火星。兩顆衛星都是在1877年12月間由美國天文學家Hall發現。它們的體積都很小,火衛二甚至是太陽系最小的衛星。

    距中心距 半徑 質量

    衛星名稱 (千km) (km) (kg) 發現者 日期

    ------------- -------- ------ ------- ------ ----

    火衛一 Phobos 9 11 1.08e16 Hall 1877

    火衛二 Deimos 23 6 1.80e15 Hall 1877

      火衛一 (弗伯斯) 較大也較接近火星,事實上它是太陽系中最接近行星的衛星,距火星表面只有6,000公里 (左圖)。1971年水手9號 (Mariner 9)、1977年海盜1號及1988年火衛一號 (Phobos) 均曾傳回火衛一的影像;而僅有海盜1號傳回過火衛二 (戴莫斯) 的影像 (右圖)。

      火衛一的公轉週期遠低於同步狀態,剛好與月球的情形相反,所以它的軌道會愈來愈低,大約5千萬年後它就會撞毀於火星表面,或是更有可能被分裂成火星環。

      火衛一和火衛二的組成可能是富含碳的岩石,與C型小行星類似,然而它們的密度太低,因而不可能純由岩石組成,可能摻雜有水冰。一般公認它們都是捕捉自小行星,甚至有些人認為它們是來自外太陽系而非小行星帶。它們可能是受到木星重力擾動而導致被火星捕捉的。

      火星的這兩顆衛星都滿布坑洞。火衛一有一個巨大的 Stickney 撞擊坑,當初這場撞擊必定帶來很大的震憾,火衛一表面上的溝紋說不定也與此有關。火星全球探勘者號新近發現火衛一表面覆蓋了一層約1公尺厚的細塵,與月球表面的風化層相近。

      前蘇聯探測船火衛一2號發現火衛一表面有微弱但穩定發散的氣體,可惜在還沒確定其任何性質前,這艘探測船就故障了。火衛一2號曾傳回少許影像 (右圖)。

      未來,火衛一和火衛二可能會被當作研究火星的「太空站」或是往返火星的中繼站,尤其是萬一它們真的含有水冰的話就更有價值了。

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    參考資料

    http://earth.fg.tp.edu.tw/learn/solar/mars.htm

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    回 答 者: camel ( 初學者 4 級 ) [ 檢舉 ]

    回答時間: 2005-08-07 10:34:13 / 修改時間: 2005-08-07 10:35:32

    火 星(Mars)

    --------------------------------------------------------------------------------

    平均距日(半長徑) 1.524AU/227.9百萬公里

    偏心率 0.093

    軌道對黃道交角 1.9度

    恆星週 687.01日

    會合週 779.9日

    平均軌道速度 24.08km/s

    昇交點黃經 49度33分54.0秒

    近日點黃經 336度02分56.4秒

    衛星數 2個

    赤道直徑        6,794km

    體積(地為1) 0.151

    質量(地為1) 0.1070

    密度(水為1) 3.93

    表面重力(地為1) 0.38

    脫離速度 5.02km/s

    自轉週期 1.0260日

    赤道面對軌道面交角 25.19度

    表面溫度 -140~20℃

    反照率 0.15

    火星衛星資料

    PHOBOS 何博斯

    DEIMOS 戴茂斯

     衛星名稱  星 等  軌道半徑  (公里) 公轉週期  (日)

    半  徑  (公里)

    發 現 者

    PHOBOS 11.3 9,378 0.31891 13.5x10.8x9.4 赫爾Hall(1877)

    DEIMOS 12.4 23,459 1.26244 7.5x6.1x5.5 赫爾Hall(1877)

    擁有兩個衛星的火星

      火星和金星一樣,都是比鄰於地球的星球。自古以來,沒有任何一個星球比這個紅色星球更能引起人類的興趣。

    因火星距地球甚近,故使人類產生兩星球可能相撞的恐怖幻想,同時,火星表面如運河般的地形,也勾起人類興奮的臆測;火星表面是否住有人類般的生物?克卜勒發現有關行星運行的三個法則,也是關觀測火星運轉所得到的結果。

    火星的半徑約3,400公里,相當於地球的一半。它繞太陽運行一周需時687天,自轉一周約需24小時37分。由於火星的赤道在公轉時也像地球的赤道一樣傾斜24度,所以也有春、夏、秋、冬等四季之分。

    火星的兩極是由冰塊凝成的白色極冠,冬天時體積擴大。極地外的地方則滿佈暗綠色的斑點,春天時顏色較深,冬天較淡。地表和月球一樣,有很多火山口。

    火星也有衛星,較接近火星的稱為何博斯,半徑11公里,環繞火星一周需時7.7小時;較遠的稱為德莫士,半徑6公里,環繞火星一周需時30.3小時。

    除卻 神 秘 面 紗 的 火 星

      如欲探測火星,不僅可從陸地利用望遠鏡和雷達來觀看,也可更進一步地利用太空船在近距離內拍攝照片。開此先河的是美國的海盜號太空船。

    由海盜計劃中心發射出的海盜1號、海盜2號太空船,在準備登陸前,就以拍攝許多照片傳送到地面上來。從火星照片中可以發現火星的表面有許多火山口,又根據這些火山口的熔岩飛散方向,可測知有關火星上火山成因,以及火星有大氣等資料。

    火星 的 冰 河 期

    海盜1號拍攝了許多火星表面的照片。根據這些照片做詳細的研究,發現火星曾有火山活動的跡象,同時,它也是個蓄水豐富的星球。

    火星表面的火山口是火星曾有火山運動的最好證據,尤其奧林帕斯,更是典型的火山口。在火星內部,火山口噴出的氣體和岩石溶化在一起,行成熔岩溢出來,或者突破地殼較脆弱的部分引起爆發,而造成火山口。有些火山口由於再度受到小行星的殘骸(隕石)的衝撞,又形成更小的火山口。此一時段過後,火星漸漸的靜止下來,火山運動的情況不復再現。

    觀察隕石撞擊火山口時濺出來的物質,即可發現此情形與固體掉落在濕地上而濺出泥水的形態很類似。由此可知,火星的表面曾貯有水。此點也可從火星表面有類似運河的水路判斷出來。

    火星 上 的 夕 陽

    火星上,同樣能看到太陽東昇和西下的景象。西元1976年8月20日,海盜1號在火星上,成功地拍攝到夕陽西下的情形。

    太陽緩緩地往庫裡塞高原彼端沉落,海盜1號的攝影機,從太陽捵沉入地平線約4分鐘後開始攝取鏡頭。拍照工作持續了10分鐘。本頁照片的視野由左至右約120度,太陽沉落的情形則在地平線下3度左右。

    照片上顯示,火星表面漆黑一片;事實上火星表面呈咖啡色,看起來漆黑一片是因光線的照射問題。

    照片前方最耀眼的影子是海盜登陸艇的動力部分。地平線也清晰可辨。由於火星大氣粒子的散射的關係,使得天空的顏色由藍變紅。

    無論是太陽移動的方向,或夕陽西下時大地和天空的變化,在火星觀測的結果與地球上看到的無太大差別。不同的是火星上沒有水,且其大氣較稀薄。此外,根據海盜1號和海盜2號的觀測顯示,火星表面沒有任何生物存在的跡象。

     

    隨狂 風 飛 舞 的 沙 石

    在所有火星表面的照片中,與風沙狂飛的幾幀最受科學家的注意和關心。它不但顯示出火星表面滿佈褐鐵礦(由氧化鐵轉變而成的礦物)的塵埃,同時也解答了何以火星被稱為紅色冰塊的疑問。

    火山的面積大約是地球的一半,質量為地球的十分之一。不過,火星上也有稀薄的大氣,氣壓約為地球的一六六分之一,因此易於引起猛烈的暴風沙。

    火星的大氣成分多半是二氧化碳,當中含有少部分的氮和氬。從地球上觀測火星兩極的白色極冠,發現這些極冠與二氧化碳乾冰極為相似;但從太陽船送到地球的種種資料來判定,它們是由水凍結而成的冰塊。極冠不斷的溶化、凍結,其形狀及體積也隨之變更。

    在火星的赤道附近,覆蓋著某些岩石。由這些岩石構成的火星表面,極易產生猛烈的風沙,使得整個天空如同灑上紅染料般火紅一片。

    回 答 者: 黃老燕 ( 初學者 4 級 ) [ 檢舉 ]

    回答時間: 2005-08-07 11:14:30

    火星資料

    火星色紅似火,我國古時把火星叫做「熒惑」,認為火星出現時,必有戰爭;西方也不例外,把火星叫做Mars,是戰神的意思。火星直徑6794公里,約比地球小一半,質量是地球的0.107倍。火星的表面一樣充滿(隕石)坑洞、熔岩平原、巨大火山及峽谷。火星的大氣層主要是由二氧化碳組成,但雲層很薄,它的大氣壓力只有地球百分之一。火星的表面溫度從赤道20℃到極區的-140℃左右,而它的南北兩個極區上都有一個由冰組成的永久極冠,冬季時,大氣層中的二氧化碳會有部分結成冰,而造成大氣壓力的下降,但春、夏季時,極冠會縮小範圍,二氧化碳再回到大氣層中。另外,火星上有一巨大的奧林帕斯(Olympus)火山,高度達25公里,基部寬約600公里。因為火星的赤道面與軌道面交角是25.19度,與地球差不多,所以火星也有四季的變化,其自轉周期是24小時37分。

    質量(地球=1) 0.107

    體積(地球=1) 0.151

    平均密度 3.93 gm/cm

    赤道表面重力(地球=1) 0.38

    直徑 6,780公里

    軸傾斜(度) 24

    軌道傾斜(度) 1.85

    公轉 1.88地球年

    自轉 24.62地球時

    表面平均溫度(攝氏) -140-20

    衛星數 2

    平均距離太陽(百萬公里) 227.9

    亮 度 有 明 顯 變 化 的 火 星 , 經 常 會 引 起 大 眾 甚 至 是 專 家 的 疑 惑 。 一 百 年 前 的 天 文 學 家 相 信 從 望 遠 鏡 觀 察 到 火 星 上 有 運 河 , 不 禁 使 人 猜 想 到 火 星 上 是 否 存 在 有 智 慧 生 物 , 甚 至 引 起 火 星 人 襲 地 球 的 疑 雲 。

    「 火 星 全 球 測 量 者 號 」 在 火 星 表 面 拍 攝 到 沖 溝 , 顯 示 在 近 代 火 星 表 面 仍 有 液 態 水 的 存 在。

    美 國 太 空 總 署 自 1965 年 曾 多 次 發 射 無 人 探 測 船 飛 往 火 星 , 甚 至 登 陸 火 星 , 雖 然 證 實 了 火 星 上 並 無 人 造 的 運 河 , 卻 發 現 即 使 在 近 代 , 火 星 地 表 下 極 可 能 仍 有 液 態 水 的 存 在 。 而 有 水 便 可 能 孕 育 出 生 命 。

    為 進 一 步 研 究 水 在 火 星 上 的 影 響 , 美 國 太 空 總 署 於 2003 年 6 月 及 7 月 分 別 發 射 兩 艘 「 火 星 越 野 車 」 太 空 船 , 預 計 於 2004 年 1 月 登 陸 火 星 。  

    而 歐 洲 太 空 總 署 亦 於 2003 年 6 月 發 射 了 「 火 星 快 車 」 , 準 備 於 2003 年 12 月 登 陸 火 星 , 鑽 取 火 星 土 壤 以 作 分 析 , 希 望 解 開 火 星 是 否 存 在 生 命 之 謎 。

    參考資料

    知識

    回 答 者: 小捷 ( 初學者 5 級 ) [ 檢舉 ]

    回答時間: 2005-08-07 11:24:38

    簡介:

    火星是太陽系最外圍的一顆類地行星,表面呈火紅色,這是因為它表面有八成多的氧化鐵。亮度約為-2.9等至+2.0等。它的軌道離心率大(約0.09),最近時離太陽約2.065億公里,最遠時則遠至2.49億公里。一天約為24小時37分24秒,幾乎與地球相同。由於亦有與地球相似的自轉軸傾角,所以也有四季的變化,夏天時最高至20攝氏度,因此人類認為火星是最有可能有生物的行星(除地球外)。

    大氣層:

    火星的大氣極為稀薄,且大都是二氧化碳(95.3%)。由於大氣稀薄,未能阻止熱量流失,所以日夜溫差很大,達到100攝氏度。人們從實驗中證明,某些低等生物以在這惡劣的環境中生存。大氣中還有氮(2.7%)、氬(1.6%)等氣體。

    火星的環境:

    火星兩極都有極冠。冬天時,極冠增加;夏天時,極冠減少。成分為水冰(北極冠)和乾冰(南極冠)。

    火星上經常有塵暴,這是因為火星大氣受熱後,因為溫差的緣故而引起火星大氣的不穩定,從而颳起塵埃,這就是所謂的塵暴。在溫差較大的地方,更容易發生塵暴。火星表面呈紅色是因為那裡的空氣充滿氧化鐵的塵埃,而原因在前面已有解說。

    火星的觀測:

    火星每兩年接近地球一次,稱為衝日;而由於火星的軌道離心率大,所以每十五年便會有一次特別接近地球的時候,稱為大衝,這是觀測火星的最佳時機。火星的二顆衛星也是當火星大衝時發現的。上一次火星大衝是2003年,是60000年來火星最接近地球的時候。而下一次大衝就要等到2018年了。

    星的衛星:

    火星有兩顆衛星,它們都是在1877年被美國天文學家霍爾發現的。火衛一譯名為浮博(Phobos);而火衛二則稱為迪摩斯(Deimos)。它們原來可能是小行星,被火星的引力捕捉而成為衛星。

    參考資料

    回 答 者: ~優格 O ( 初學者 5 級 ) [ 檢舉 ]

    回答時間: 2005-08-07 11:25:53

    火星是從太陽數來第四顆行星,軌道半徑為22,794萬公里 (1.52AU);直徑為6,794公里;質量是6.4219x1023公斤。

      火星自史前時代就已為人所知,直至今日,它仍是科幻小說除了地球以外最常出現的太陽系場景。不過,美國天文學家羅威爾 (Lowell) 在二十世紀初「看」到的火星「運河」(canals),曾引起多少世人無盡的遐想,如今己確定這真的純屬幻想,事實上並不存在。

      最早造訪火星的探測船是1965年美國的水手4號 (Mariner 4),之後陸續有許多探測船到過火星,包括第一艘登陸的火星2號 (Mars 2)、在1976年登陸的二艘海盜號登陸艇 (左圖),而在長達20年的中斷後,新一代的探測船火星探路者號 (Mars Pathfinder, MPF) 在1997年4月成功登陸火星 (右圖)。

      火星的公轉軌道相當橢圓,這使得火星正對太陽處的溫度在一年之間有很大的變化:在近日點與遠日點之間可以相差到約30℃,這是影響火星氣候的主要因素之一。火星表面的平均溫度約為218K (-55℃),但實際溫度從冬半球極區的140K (-133℃) 至夏半球向陽面的300K (27℃),差異相當大。

      火星雖然比地球小得多,但其表面與地球陸地可說是大致相同。

      除了地球,火星是類地行星中地形最多變的行星,以下是它的一些壯麗地景:

      .奧林帕斯山 (Olympus Mons):是太陽系中最巨大的山,從四周平原算起足足有24公里高,整個火山有500公里寬,單是環繞山邊的峭壁就有6公里高 (右圖);

      .Tharsis bulge:火星表面的巨大隆起,有4,000公里寬、10公里高;

      .水手峽谷 (Valles Marineris):全長4,000公里、深2至7公里的超級大峽谷群 (右圖);

      .Hellas Planitia:位於南半球的撞擊坑,寬2,000公里、深6公里。

      火星表面很多地方都非常的古老且多坑洞;但也有很多較年輕的裂谷、山脊、丘陵及平原。

      火星南半球主要是古老而多坑洞的高地 (左圖),有一點像是月球表面;北半球則主要是由相對年輕得多的、高度較低的、地質史更為複雜的平原所組成,而在二區之間似乎有一道高差達數公里的明顯邊界。這種地形上的區分及明顯的邊界究竟是基於什麼原因,目前為止並不清楚,有一種推測認為這是由於火星在形成隨後的一次超級大撞擊事件所造成。目前有一些科學家已開始質疑上述的明顯邊界到底是否存在,火星全球探勘者號 (Mars Global Surveyor, MGS) 或可解答這個議題。

      有關火星內部的瞭解只能從其表面資料及整體數據經大量計算得知。火星很可能有一個半徑約1,700公里的核、一個密度較地球地函高的火成岩函及一個薄殼。火星比其它類地行星的密度都來得低,這可能是因為火星核除了鐵質之外,還含有較多的硫化物碎片所致,換句話說,火星核可能是由鐵及硫化鐵組成。

      就像水星和月球一樣,火星目前似乎沒有活動中的板塊構造運動,在火星上找不到近代表面水平移動的證據,如地球上常見的褶皺山脈。由於沒有橫向的板塊移動,在火星殼以下的熱點 (hot-spots) 長期在地表固定停駐在一處,再加上火星的表面重力薄弱,這或許就是形成火星表面巨大火山及隆起的原因。雖然火星目前並無火山活動的跡象,但火星全球探勘者號發現的一些新證據指出,在火星地質史的早期可能曾有構造運動,這個發現已引發了科學家拿來與地球比較的高度與趣。

      火星表面許多地方有極清楚的侵蝕地形,包括大規模的洪氾痕跡及一些小河系 (右圖),這說明了火星表面以前必定曾一度有流水,也許有大湖甚至海洋。但這樣的歲月似乎並不長久而且是很久以前的事了,據推估差不多是40億年前。至於著名的水手峽谷則並非由流水造成,它是在 Tharsis bulge 生成時,火星殼被拉張而形成。

      火星過去曾經更像地球,它的二氧化碳多被固定在碳酸鹽岩石中,然而由於沒有板塊構造運動,火星並不能像地球一樣將這些二氧化碳釋放回大氣中,因而無法擁有足夠的溫室效應,使得火星就算是位於地球的位置,氣溫還是遠比地球寒冷得多。

      火星有一層很薄的大氣,主要由僅餘的二氧化碳 (95.3%) 加上一點氮 (2.7%)、氬 (1.6%) 、微量的氧 (0.15%) 及水氣 (0.03%) 所組成。表面平均大氣壓大約只有7百帕,還不到地球的百分之一,在各地的氣壓變化很大,從最深的盆地底幾乎有9百帕,到奧林帕斯山頂大約只有1百帕不等。雖然只有這一點大氣,卻已經足以產生非常劇烈的強風及塵暴,甚至常常籠罩整顆行星達數月之久!火星大氣的溫室效應僅能使表面溫度提高5K,遠不及金星與地球。

      火星的兩極有永凍的冰冠,冰冠主要是由乾冰 (固態二氧化碳) 組成,呈現出由暗色塵沙與冰層交替的層狀結構。在北半球夏季,二氧化碳會自冰層全部昇華至大氣中,只剩下水冰層;但是南極冰冠有沒有水冰層就沒那麼清楚了,因為南極冰冠 (左圖) 的乾冰從未全部消失過。火星冰冠層狀結構的成因尚無定論,也許是因為火星赤道面與公轉軌道面交角的長期變化所致。此外,在較低緯區的表面之下說不定也有水冰的存在。海盜2號登陸艇的觀測數據顯示,火星冰帽大小的季節性變化使得大氣壓力變化幅度可達25%之高!

      由哈伯太空望遠鏡 (右圖) 的最新觀測結果得知,海盜任務期間的火星似乎並不是處於典型狀態,目前火星的大氣似乎比海盜號登陸艇觀測的時候更冷、更乾,進一步的訊息可參閱 STScI 網站。

      海盜號登陸艇曾做過一些確定火星上是否有生命的實驗,雖然結果略顯含混,但如今大部分科學家都相信這些實驗結果並未顯示出任何火星有生命的證據。在這方面仍有一些爭議,樂觀者指出這些實驗僅僅分析了2個小樣本,而採樣地點也不是很恰當,實驗結果的代表性存疑。未來的火星任務將會進行更多的實驗分析。

      另一方面,地球上有少量的隕石 (SNC 隕石) 咸信是來自於火星。1996年8月6日,David McKay 等人發表了第一件在火星隕石中鑑定出有機物的報告,作者進一步指出,這些有機物以及隕石中一些其它的礦物特徵,或許正是火星遠古時代曾有微生物的證據 (左圖?)。

      多驚人的宣告!但須特別注意的是,雖然這個證據總是被強調,但其實尚並不足以支持外星生命確實存在的想法。自從這份報告發表以來,又有許多不同結論的相關研究發表。劃時代的宣告總需要劃時代的證據,在我們確信這個劃時代宣告屬實之前,恐怕還有許多研究要進行。

      火星沒有全球性的磁場,但在許多區域具有微弱的磁場,這是火星全球探勘者號在剛進入火星軌道數天內就意外發現的,這些區域磁場可能是已不復存在的全球磁場所殘留下來的。這個發現對於火星內部結構以及大氣演化史的相關研究也許會提供很重要的幫助,而後者又可進一步用以研究火星遠古生命存在的可能性。

      在晚上,火星是很容易用肉眼觀測的,視地球與其相對位置的不同,它的亮度變化很大。有些網站可以顯示火星及其它行星在天空的現在位置;更多的細節及圖表則可以在一些星圖軟體如Starry Night中找到。

    火星的衛星

      火星有兩顆小衛星,它們的軌道都很接近火星。兩顆衛星都是在1877年12月間由美國天文學家Hall發現。它們的體積都很小,火衛二甚至是太陽系最小的衛星。

    距中心距 半徑 質量

    衛星名稱 (千km) (km) (kg) 發現者 日期

    ------------- -------- ------ ------- ------ ----

    火衛一 Phobos 9 11 1.08e16 Hall 1877

    火衛二 Deimos 23 6 1.80e15 Hall 1877

      火衛一 (弗伯斯) 較大也較接近火星,事實上它是太陽系中最接近行星的衛星,距火星表面只有6,000公里 (左圖)。1971年水手9號 (Mariner 9)、1977年海盜1號及1988年火衛一號 (Phobos) 均曾傳回火衛一的影像;而僅有海盜1號傳回過火衛二 (戴莫斯) 的影像 (右圖)。

      火衛一的公轉週期遠低於同步狀態,剛好與月球的情形相反,所以它的軌道會愈來愈低,大約5千萬年後它就會撞毀於火星表面,或是更有可能被分裂成火星環。

      火衛一和火衛二的組成可能是富含碳的岩石,與C型小行星類似,然而它們的密度太低,因而不可能純由岩石組成,可能摻雜有水冰。一般公認它們都是捕捉自小行星,甚至有些人認為它們是來自外太陽系而非小行星帶。它們可能是受到木星重力擾動而導致被火星捕捉的。

      火星的這兩顆衛星都滿布坑洞。火衛一有一個巨大的 Stickney 撞擊坑,當初這場撞擊必定帶來很大的震憾,火衛一表面上的溝紋說不定也與此有關。火星全球探勘者號新近發現火衛一表面覆蓋了一層約1公尺厚的細塵,與月球表面的風化層相近。

      前蘇聯探測船火衛一2號發現火衛一表面有微弱但穩定發散的氣體,可惜在還沒確定其任何性質前,這艘探測船就故障了。火衛一2號曾傳回少許影像 (右圖)。

      未來,火衛一和火衛二可能會被當作研究火星的「太空站」或是往返火星的中繼站,尤其是萬一它們真的含有水冰的話就更有價值了。

    參考資料

    http://earth.fg.tp.edu.tw/learn/solar/mars.htm

    Source(s): 知識
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