火星的天文科学小知识有哪些

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#能力训练# 导语火星是很多人都熟悉的星球，我们经常可以电视上看到火星的身影。下面是 分享的火星的天文科学小知识有哪些。欢迎阅读！

火星的科学小知识

　火星是一颗铁绣红色的行星，直径为6794千米，质量是地球的1/9，体积大约为地球的1/7，距离太阳22790万千米，绕太阳一周为687天，自转一周为24小时37分，平均温度为摄氏-23℃。

　火星表面的岩石含有较多的铁质。当这些岩石受到风化作用而成为砂尘时，其中的铁质也被氧化成为红色的的氧化铁。由于火星表面非常干燥，没有液态水的存在，这使火星上的砂尘极易在风的吹动下到处飞扬，甚至发展成覆盖全球的尘暴。1971年，当“水手9”号空间探测器飞临火星上空时，就曾观测到一次巨大的尘暴。正是这种反复发作的尘暴，使火星表面几乎到处都覆盖着厚厚的氧化铁砂尘，从而呈现出红色的面貌。

　火星(Mars)是太阳系八大行星之一，天文符号是♂，是太阳系由内往外数的第四颗行星，属于类地行星，我国古书上将火星称为“荧惑”，西方古代(古罗马)称为“战神玛尔斯星”。

　火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布且没有稳定的液态水体(前不久，美国宇航局公布火星上有少量的水)。二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长。

　与地球相比，火星地质活动较不活跃，地表地貌大部份于远古较活跃的时期形成，有密布的陨石坑、火山与峡谷，包括太阳系的山：奥林帕斯山和的峡谷：水手号峡谷。另一个独特的地形特征是南北半球的明显差别：南方是古老、充满陨石坑的高地，北方则是较年轻的平原。

　火星有两个天然卫星：火卫一和火卫二，形状不规则，可能是捕获的小行星。在地球，火星肉眼可见，亮度可达-2.9等，八大行星中比木星、金星暗。2015年9月28日，美国航天局宣布火星存在流动水。

火星的基础资料

　火星是太阳系由内往外数的第四颗行星。

　火星直径约是地球的一半，体积为15%，质量为11%，表面积相当于地球陆地面积，密度则比其他三颗类地行星(地球、金星、水星)还要小很多。以半径、质量、表面重力来说，火星约介于地球和月球中间：火星直径约为月球的两倍、地球的一半;质量约为月球九倍、地球的1/9，表面重力约为月球的2.5倍、地球的2/5。

　火星是太阳系由内往外数第四颗行星，属于类地行星，直径约为地球直径的一半，自转轴倾角、自转周期相近公转一周则花两倍时间。在西方称为战神玛尔斯星，中国则称为荧惑星因为它荧荧如火，位置、亮度时常变动。其橘红色外表是因为地表被赤铁矿(氧化铁)覆盖，英文里前缀areo-即为火星，火星被认为是太阳系中最有可能存在地外生命的行星。

　火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布，没有稳定的液态水体，以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。与地球相比，地质活动不活跃，地表地貌大部份于远古较活跃的时期形成有密布的陨石坑、火山与峡谷，包括太阳系的山：奥林帕斯山和的峡谷：水手号峡谷另一个独特的地形特征是南北半球的明显差别：南方是古老、充满陨石坑的高地，北方则是较年轻的平原火星两极皆有主要以水和冰组成的极冠，而且上面覆盖的干冰会随季节消长。

火星与地球的距离

　近距离约为5500万公里，最远距离则超过4亿公里。两者之间的近距离接触大约每15年出现一次。1988年火星和地球的距离曾经达到约5880万公里，而在2018年两者之间的距离将达到5760万公里。但在2003年的8月27日火星与地球的距离仅为约5576万公里，是6万年来最近的一次。

　不过据天文学家推算，在从公元1600年到2400年这800年间，火星与地球的近距离只能排在第三位。根据推算结果，到2366年9月2日，两者之间的距离将为约5571万公里。而到2287年8月28日，两者将更为接近，距离为约5569万公里。

　一般来说，火星和地球距离近的年份是最适合登陆火星和在地面对火星观测的时机。

　火星的环境

　火星温度

　火星的轨道是椭圆形。因此，在接受太阳照射的地方，近日点和远日点之间的温差将近160摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为218K(开尔文，温度单位，即从绝对零度-273.15℃开始的摄氏度)(-55℃，-67℉)，但却具有从冬天的140K(-133℃，-207℉)到夏日白天的将近300K(27℃，80℉)的跨度。尽管火星比地球小得多，但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。

　火星大气

　火星的大气密度只有地球的大约1%，非常干燥，温度低，表面平均温度零下55℃，水和二氧化碳易冻结。在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。

　火星的那层薄薄的大气主要是由遗留下的二氧化碳(95.3%)加上氮气(2.7%)、氩气(1.6%)和微量的氧气(0.15%)和水汽(0.03%)组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴(比地球上的1%还小)，但它随着高度的变化而变化，在盆地的最深处可高达9毫巴，而在奥林帕斯山脉的顶端却只有1毫巴。但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。火星那层薄薄的大气层虽然也能制造温室效应，但那些仅能提高其表面5℃的温度，比我们所知道的金星和地球的少得多。

　火星的两极永久地被固态二氧化碳(干冰)覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过，所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层(左图)。这种现象的原因还不知道，但或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的。或许在火星表面下较深处也有水存在。这种因季节变化而产生的两极覆盖层的变化使火星的气压改变了25%左右。(由海盗号测量出)。但是通过哈勃望远镜的观察却表明海盗号当时勘测时的环境并非是典型的情况。火星的大气似乎比海盗号勘测出的更冷、更干。

关于火星的详细资料

如下：

1.火星因氧化铁而呈现红色。火星上令人惊讶的现象，是它体表呈现出独具一格的红色。这是因为火星上的矿石、包括山脉一直在氧化，导致它的表面充满了大量的氧化铁。

2.比地球小。火星是太阳系中第二小的行星，直径只有6800千米，地球体积几乎是它体积的两倍。

3.有太阳系中最高峰。这座山峰名为奥林匹斯山火山，高约23千米，几乎是珠穆朗玛峰的3倍，山峰底部直径达600千米。

4.有太阳系中最深谷。这一峡谷为靠近火星赤道的水手谷，长约4000千米，甚至某些点的宽度达700千米，深度达7千米。

5.一年有687天。由于火星的绕行轨道半径大于地球的轨道半径，因此火星围绕太阳转一圈的时间更长，为687个地球日。这是一个火星年持续的时间。

6.有相对于太阳倾斜的轴。像地球一样，火星的旋转轴也相对于太阳倾斜，这导致太阳光线从不同方向照射，从而形成一年四季。

7.春季有7个月。由于火星轨道半径大于地球轨道半径，所以火星上的春季平均持续7个月，夏季是6个月。

8.最低温度－143℃。与地球相比，火星离太阳更远，气候要寒冷得多。在夏季和赤道上的白天，最高温可达20℃。但在冬季及其两极之一的最低温，可达－143℃。此外，由于稀薄的大气无法维持热量，因此火星昼夜温差很大。

9.属岩石星球。火星与水星、金星、地球一样，是太阳系中4个岩石行星之一。目前，在它两极发现了大量的冰。此外，在火星上还发现了甲烷和其他有机化合物残余，人们因此认为火星拥有生命存活的所有基本元素。

天文知识之火星-简单篇

第二章 太阳系的行星成员

我们太阳系的行星成员目前主要包括：水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星等八大行星，早期的冥王星已经被降级为矮行星系列。至于海王星外围轨道上是否还存在满足行星定义的天体，目前还未发现。

这些行星成员我们又分为三大类，第一种是类地行星（岩石行星），主要由硅酸盐岩石组成，它们分别是水星、金星、地球、火星。第二种是类木行星（气态巨行星），主要由氢和氦组成的气体构成，它们分别是木星和土星。第三种是冰巨行星，主要由水、氨与甲烷组成的冰状固体构成，分别是天王星和海王星。

我们按离太阳的距离来介绍这8大行星

第一节类地行星

类地行星主要是由岩石和硅酸盐组成的固体行星，它们分别是水星、金星、地球、火星。之所以称为类地，是因为其它行星都类似于地球，是个岩石固体的行星。

2.1.1 水星

见文章《天文知识之水星-简单篇》

2.1.2 金星

见文章《天文知识之金星-简单篇》

2.1.3 地球

见文章《天文知识之地球-简单篇》

2.1.4 火星

火星也是我们地球的近邻，只是比我们的轨道离太阳稍微远些。火星不同于金星，我们可以从地球上看见火星那红色的地表，还可以观测到极地的冰盖，以及天气的变化。由于火星的各种环境与地球颇为类似，因此火星对于人类有更大的吸引力。

图2.1.4 海盗1号于1980年2月22日拍摄的火星拼接影像，可以看见美丽的巨大的水手号大峡谷。

2.1.4.1 火星名字的由来

在汉代之前，火星并不叫做火星。“荧荧如火、亮度与位置变化甚大使人迷惑”古人认为火星位置较难预测，亮度不稳定，所以将其命名为荧惑星。

西汉时期，《史记天官书》作者天文学家司马迁从实际观测发现火星（荧惑）呈红褐色，与“五行”学说联系在一起，正式把它命名为火星。

在西方罗马神话中，因火红之色而取名“Mars”（音：马尔斯），他是罗马神话中的战神——玛尔斯。

2.1.4.2 火星上是否有火？

当然没有！火星从地球上看去，它虽然火红火红的，但那并不是火，其表面是一种氧化铁，类似我们常见的“铁锈”颜色。

图2.1.4.2 火星的真实色彩影像，2007年2月由罗塞塔号拍摄

2.1.4.3 火星有多大？

火星的大小比地球略微小一半，火星的直径约为6779千米，而地球约为12742千米。火星虽然只有一半地球大小，但比水星（直径约4879.4千米）大。

图2.1.4.3火星直径约为地球的一半

从地球夜空中看火星，火星只有用目视直径来表示。火星最大约为26角秒，这是在火星大冲的极端数值。60角秒等于1角分，太阳与月亮从地球看去约为30角分左右。

2.1.4.4 火星的构造

火星与地球类似，也是岩石体星球。有地核、地幔、地壳之分，也有大气层极地之分。

火星的地表有火山活动，不过大约35亿年前至今，火山活动处于停滞状态。火星上也有平原、陨石坑以及高山、峡谷等。如奥林帕斯山，是整个太阳系内已知最为高耸的山峰，地球上的珠穆朗玛峰还要高出两倍多。还有水手号大峡谷，它是火星上最大的峡谷，也是太阳系中已知最大最长的峡谷。

火星的地表基本算是一个大沙漠地带，荒凉寒冷。由于有空气有对流，所以经常有巨大的沙尘暴席卷全球。

图2.1.4.4 火星的地面

2.1.4.5 火星表面有水么？

由于火星的表面环境恶劣，所以几乎没有稳定的液态水存在于火星的表面，不过火星的水大多数锁定在了永久冻土和极冠等冰冻圈内。

首次发现火星土壤中有水，是在2008年，由NASA的凤凰号火星探测器发现的。随后2013年，NASA的好奇号火星探测器发现了火星土壤中有大量的水存在，显示火星有足够的水资源供给未来移民使用。

一个惊喜是在2018年7月，欧洲航天局“快车号”火星探测器在火星南部冰盖附近发现了火星地下液态湖，直径达到了约20公里。

2.1.4.6 火星上有生命么？

这是一个我们人类很想知道的答案（“这是一个我们人类很想知道的答案”改为“这是一个我们人类很想知道答案的问题”），可惜没有！至少目前来说没有！有证据表明火星在远古时期有生命存在，但生命在火星上到底是否真正存在过还没有确切的结论。

不过一个惊喜的发现是在2018年6月6日，美国太空总署宣布，好奇号探测车在火星的古老湖床的岩石里，发现有机物质。这可能对寻找生命给出重要线索。

由于火星表面温度低，且大气稀薄压力低，因此液态水不可能长期的稳定存在于火星表面，只能在地下。因为大气稀薄，所以太阳的紫外线大部分都直接照射到火星表面，因此地下是生命生存的较好区域。

图2.1.4.6 画家笔下有生命的火星

2.1.4.7 火星的自转与公转

火星的自转周期时间与地球非常接近，都是近1天时间，火星的太阳日时长精确值为24小时39分35.244秒。

由于火星在地球轨道以外，离太阳更远，因此其公转周期比地球更为漫长，大约绕太阳一圈需要花上约687天，接近地球公转周期的两倍。

2.1.4.8 火星未来殖民

就目前人类的发现进程来看，火星目前是太阳系内除地球外，最适宜人类居住的行星。

火星的1天与地球的1天很接近，火星也和地球一样有着四季之分，火星也有极地也有极光，火星也有天气变化，常见为沙尘暴龙卷风等。

人类未来可能会对火星进行地球化改造，令各种生物得以在火星表面独立生存。

图2.1.4.8火星经过经过地球化改造后的概念图。

关于火星的小档案

质量约为：641710000000000000000吨= 64171亿亿吨= 64171x10的16次方吨（地球的0.107倍）；

体积约为：163180000000立方千米=1631.8亿立方千米= 16318x10的7次方立方千米（地球的0.151倍）；

直径约为：6779公里（地球的0.532倍）；

自转周期约为：24.6229小时（地球的1.029倍）；

公转周期约为：686.973天（地球的1.881倍）；

平均温度约为：-63度；

昼夜温度范围约为：-89度到-31度（海盗号着陆地点测量）

距离太阳中心约为：2.279亿公里；

距离地球中心约为：7839万公里；

从地球看去的最大目视星等约为：-2.91

第二节 类木行星

类木行星主要是由气体组成的行星，有时候也称为气态巨行星。它们分别是木星和土星，之所以称为类木，因此（“因此”改成“是因为”会比较通顺）土星和木星类似。

2.2.1 木星

见下一篇：天文知识之木星-简单篇

参考资料

1.WJ百科

2.所有数据参数引用至NASA-Planetary Fact Sheets

文章作者：零度星系（天文在线）

审核人员：小抽

最终审核：零度星系（天文在线）

编辑用时：2018年07月02日-2018年07月06日

审核用时：2018年07月08日-2018年09月09日

最后更新：2018年9月15日星期六

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