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火星大接近 2018 台灣地區完整攻略

難得一見的火星大接近,錯過再等17年

15年來最佳觀測時機

2018/07/31 (二) 火星大接近睽違15年終於到來,這次沒看到要再等上17年;上次火星大接近是在 2003年,下次則要到 2035年。

火星的尺寸在太陽系八大行星當中是排名倒數第二小的,最小的是水星,火星的體積僅比月亮略大一些,平常觀測並不容易,因此必須把握火星大接近的前後一個月,即為今年的7/1~9/1,趁火星和地球的距離相對較近,視直徑夠大、亮度夠亮時才能使用天文望遠鏡觀測到它,而在大接近以外的時間,縱使使用天文望遠鏡,火星看起來仍然是太小難以辨識表面細節,僅是一個小紅圓點而已。

由於太陽系八大行星繞太陽公轉的軌道皆為橢圓形,而火星的運行軌道較地球的更橢圓,因此在相對運對上要每隔約15~17年才會發生一次「火星大接近」。所以本次火星大接近可以說是15年來最佳的觀測時機,請各位朋友好好把握。

2018 火星與地球運行相對位置圖

地球、月球、火星的尺寸示意圖

為何隔了15年才大接近一次?

由於所有天上星體的運行軌道形狀為橢圓形,在橢圓軌道上,繞行與被繞行的整個系統,其質量中心在兩者軌道的一個焦點上;嚴格的說,兩個天體都以橢圓軌道繞著共同的焦點,其中一個焦點會接近質量較大的天體,而質量越大就會越接近。

太陽質量遠比火星大得多,因此整個系統的焦點十分靠近太陽,太陽幾乎就是火星繞日軌道系統的焦點,因此火星繞著太陽運行時,會有時靠近,有時遠離,產生近日點和遠日點兩個極端的位置。

當火星在近日點,且地球位於遠日點時,位於火星內側軌道的地球就會和火星更接近,此時就是所謂的火星大接近。而在火星大接近前後,火星若位於衝的位置,就稱為火星大衝。這樣的天文現象大約每15年或17年才會發生,而下一次的火星大接近,就要等到17年後的2035年。

火星衝跟火星大接近不一樣?什麼是「衝」?

衝(英文:opposition)是天文學中表示相對位置的一個名詞。

是從一個選定的特定天體(通常是地球)為基準,觀察另一個天體(例如外行星)與參考天體(通常是太陽)的相對位置。

當三個天體在一條直線上,且特定天體位於中間,此時另一個天體隔著特定天體與參考天體相對,即為衝。明確的說,當一顆外行星在衝的位置時(以地球為特定天體當基準),由軌道上方往下看,它與地球和太陽呈一直線,且該行星與太陽各在地球相對的兩側,這樣的天文現象與位置關係,就是衝,或者叫衝日。

當這顆外行星我們把祂設定成地球隔壁的火星時,就是所謂的火星衝,或火星衝日,也就是即將發生在今年7/27的天文重頭戲。

 

由於衝的時候,火星和太陽在天空中的位置正好相反,也就是說從地球上看,祂們的位置差了180度。當太陽西下時,火星正好從東方升起來;而火星從西方落下地平線時,太陽正好東昇,所以火星衝的時候,也是觀測火星最好的時機,整個晚上都可觀測,且這個時候火星幾乎最靠近地球。

 

今年火星衝是「近日點衝」或稱為「大衝」!由於火星是地球外側軌道橢圓率最大的行星,近日點與遠日點的差距高達4320 萬公里。所以火星在近日點與遠日點所發生的衝,視直徑差異高達兩倍。今年火星衝時位在摩羯座,視直徑 24.3角秒,亮度高達-2.8等。黃昏時東升、黎明時西沉,整夜均可看到;又由於距離地球相對較近,因此視直徑大、亮度亮,即使在有光害的都市裡,仍然可見到這顆紅色的星球。

 

所以火星大衝的時候,火星會變多大?

由於火星的橢圓軌道扁平率在太陽系內算是第二大的,因此位於近地點和遠地點的火星大小差異就會看起來很有感。

以近10年來的火星衝來比較,火星的視直徑,最小為2012年的13.9”,而今年的大衝則可達24.3”。

那麼,每15或17年的火星大衝就是火星最靠近地球的時候囉?

火星衝≠火星最接近地球

因為地球和火星是以橢圓形軌道繞著太陽公轉,因此發生「衝」時不一定是地球最接近火星的時候,大衝的時候亦然。

這一次火星最接近地球看起來最大的時間是在7/31,也就是說當7/27火星大衝後,兩者要繼續在軌道上運轉到7/31時,火星和地球間的距離才會達到最小。這段期間彼此距離會再縮短約176000公里,此時才是火星最接近地球的時候。

 

影片來源: 日本國立天文台

7月1日 火星大接近觀測模擬圖

7月31日 火星大接近觀測模擬圖

9月1日 火星大接近觀測模擬圖

如何觀測火星? (台灣地區攻略)

由於在火星大接近期間,也就是今年2018的7/1~9/1,火星會變得非常明亮,視直徑也會到達20"以上,因此並不用特別往郊區或高山跑,只要在市區找一個路燈及大樓較少的公園或學校操場,即可進行火星的觀測。

 

雖然說火星大接近的時候火星會變得比平常大上許多,但是嚴格來說它仍然是非常小的天體,因此建議要使用專業的天文望遠鏡來進行觀測;在望遠鏡的選擇上,建議以口徑8公分以上、倍率120倍以上的折射式或者折反式的天文望遠鏡,光學品質良好影像較為銳利,方能得到最佳的觀測效果。

如何選購最適合自己的天文望遠鏡?

天文望遠鏡分成架台及鏡筒本身,架台又因功能不同,分成以下四大類,可以先尋找符合自己需求的款式,再決定天文望遠鏡的鏡筒。

手動經緯儀

操作簡單容易上手,無須任何校正流程,也不需要北極星來定位,就算天空多雲的狀況也能使用,適合都市內觀看月球表面及行星特徵,針對眼睛就能看到的天體目標來說是最適合的器材。

推薦產品:
天文小白 Vixen PORTA II A80Mf 

電動經緯儀

具有簡易的追蹤功能,且通常也具備有「自動尋星」功能,適合較長時間的天文觀測;使用上述功能前須先使用微電腦控制手把進行定位及校正,大約需要5~10分鐘的時間,完成定位後可以自動尋找天上任何天體進行觀測,但並不那麼適合天文攝影使用。

推薦產品:

天文小紅 Kenko Sky Explorer SE-GT102M

電動赤道儀

為最專業的天文望遠鏡架台,適合進行任何深度的天文觀測及攝影,除價位較高的缺點外,幾乎無任何缺點,可長時間追蹤天體,也可以在完成定位設定後「自動尋星」;擴充性強可搭配許多專業配件進行天文攝影,但架設的步驟較為繁瑣,需要學習後才能操作,且需要以北極星來進行極軸校正,才能發揮出赤道儀的完整性能。

推薦產品:
入門款 Vixen ED80Sf - CEM25-P 天文望遠鏡組

進階款 APM 107 SDT - iEQ30 Pro 天文望遠鏡組

攝星儀 (星空雲台)

可以稱之為「迷你赤道儀」,設計上是專門針對搭載相機及鏡頭進行大範圍天文攝影的架台,適用於夏季銀河及星座、極光、日月食的拍攝,由於載重量較低,因此較不適合架設天文望遠鏡;操作雖然簡單但仍須使用北極星定位,適合天文攝影的入門者使用。

推薦產品:
iOptron SkyTracker Pro星空雲台

折射式天文望遠鏡

為最傳統的天文望遠鏡形式,光線穿透過鏡片折射到後端成像,故名為折射式,價位較高,適合各類型天文觀測及深空天體攝影,網路上看到各式美麗的天文圖片,多數為使用折射式望遠鏡拍攝出來的。由於高品質折射式鏡片成本較高,因此若要買到相同的口徑,會付出較高的成本,搭配赤道儀使用可發揮出最大的性能。

推薦產品:

入門款 Vixen ED80Sf - CEM25-P 天文望遠鏡組

進階款 APM 107 SDT - iEQ30 Pro 天文望遠鏡組

折反射式天文望遠鏡

為最新式的光學系統,主要結合了折射式與反射式(牛頓式)兩者的優點,因此廣受天文觀測者喜愛,在相同的預算上能購買到較大的口徑,進光量充足適合觀測較暗的星雲星團星系;此光學系統的焦距較長,因此較不利於一般的星野攝影,大多針對太陽月亮行星等目標進行長焦距的攝影;由於焦距較長,因此必須搭配電動經緯儀或赤道儀使用,才能準確的鎖定觀測目標。

推薦產品:

GALUXE GSO RC8 - iOptron iEQ30 PRO 自動尋星天文望遠鏡組