2020年7月23日,我們中國的天問一号發射升空,成功進入預定軌道,如今已經整整一周年了。
天問一号的發射
天問一号在經過近7個月的飛行後,于2021年2月10日成功進入火星軌道,總飛行裡程超過4.5億公裡。天問一号在火星軌道繞行了3個月後,即2021年5月15日成功将着陸巡視器着陸于火星烏托邦平原。如今我們中國的祝融号火星車已經在火星上工作了兩個多月了。
據火星探測器總設計師孫澤洲介紹,2021年9月份天問一号會因為日淩現象的幹擾将無法和地面建立聯系。這個過程大概會持續一個月。這時候的天問一号就要發揮自主性,完全靠自己處理問題了。這是怎麼一回事呢?什麼是日淩現象?
日淩
先來了解一下日淩現象。“淩”這個字的意思是“侵犯、幹擾”。所以從字義上看“日淩”就是太陽的侵犯和幹擾(地球)。太陽是如何侵犯和幹擾地球的呢?
原來,太陽是一顆恒星。它是一顆熱等離子體和磁場相互交織的巨大天體。它會發出強大的電磁輻射。每年的春分和秋分前後,地球赤道面和地球圍繞太陽公轉的軌道面(黃道面)發生重合。這時候太陽的強大電磁輻射就會對地球赤道上空的同步衛星信号造成強烈的幹擾。這種現象就叫做日淩。
發出強烈電磁輻射的太陽
日淩為什麼會讓天問一号暫時“失聯”呢?天問一号不是在火星那裡嗎?火星不是在地球軌道的外側嗎?怎麼它的信号會受到太陽日淩現象的幹擾呢?也許我們看看夜晚天空中的火星是如何運行的,這些問題就迎刃而解了。
火星
我們來看一看從天問一号的發射開始一直到天問一号暫時“失聯”這段時間内,夜晚天空中的火星是怎樣運動的吧!
2020年7月23日,天問一号成功發射。此時的火星在哪裡呢?這一天的火星升起的時間比較晚。它會在這一天的22點47分從東方地平線升起。此時的太陽已經落山3小時35分鐘了。因此我們要想看到火星差不多就要等到晚上11點後了。這一天火星距離地球大約1.03億公裡,距角106°54′。
2020年7月23日的火星升起時刻
距角是什麼意思?距角指的是行星在地心天球上和太陽之間的角距離,例如金星的最大距角為48°。簡單的理解,火星的距角就是從地球上觀察,火星和太陽之間的夾角的角度。
2020年10月14日是一個特别的日子。這一天的火星打卡的時間比較早。太陽剛一落山,它就從東方升起了,并且它會在太陽升起後才從西方落下。所以,10月14日這一天是看火星的好日子。隻要你不犯困就可以一整晚上地看火星。
火星沖日
這種整個晚上都可以看到火星的現象叫做“火星沖日”。火星沖日時,火星、地球和太陽大緻在一條直線上并且地球位于火星和太陽的中間。很顯然此時的火星到地球的距離要比天問一号發射時更近了。
此時的火星在哪裡呢?2020年10月14日火星沖日這一天,火星距離地球6279萬公裡,比天問一号發射升空時近了4021萬公裡。這差不多是金星到地球的最近距離。這時火星和太陽分别位于地球的兩側,因此這一天火星的距角幾乎接近180°,為177°。
火星沖日時,火星升起,太陽落山
從10月14日火星沖日這一天後,火星每天會提前4~5分鐘從東方升起。它的距角在不斷縮小,每天差不多縮小1°。這就意味着,火星在太陽落山以前就已經偷偷地從東方升起了。這樣我們發現,太陽落山後,火星已經出現在天空中了。我們可以這樣理解,天上的火星正在追趕太陽。
2021年2月10日天問一号抵達火星抵達火星的這一天,當太陽落山夜幕降臨後,火星已經高挂在正南方偏西一點的天空中了。此時的火星到地球的距離已經遠到1.92億公裡了。火星距角為85°47′。也就是說從地球上看,火星和太陽之間的夾角已經小于90度了。
天問一号抵達火星時火星在天空中的位置
2021年5月15日,天問一号着陸巡視器成功着陸火星這一天。火星已經距離地球3.19億公裡了,距角僅有48°34′了。這意味着在太陽落山後,火星出現在了西南方的天空中了。
2021年7月23日,天問一号發射一周年,此時的火星距離地球3.78億公裡,距角25°11′。而此時金星的距角大約是30°。也就是說,當天黑後火星出現在了金星西方。從地球上看,它比金星更加靠近太陽。
火星天問一号發射一周年時的位置
我們知道金星是位于地球軌道内側的行星,而火星則是地球軌道外側的行星。火星怎麼會看上去更加靠近太陽呢?原因隻有一個,火星就要繞到太陽的另一邊去了。它就要被太陽給擋住了。
那麼相對于地球,火星什麼時候會繞到太陽的另一邊呢?在兩個月後火星的距角就不足5度了。在10月9日這一天,火星就會繞到太陽的另一邊了。從地球上看,這時候的火星會和太陽一起升起,一起落山。它躲藏在太陽的背後,晚上我們就看不到火星了。此時,火星距離地球3.93億公裡。
從地球上看,9月底火星已經非常接近太陽
此時的火星、太陽和地球也基本上位于一條直線上。和火星沖日有所不同的是,此時位于三者之間的是太陽而不是地球。這種現象叫做“合”。
火星和地球的繞日運行
太陽是一個直徑139.2萬公裡的巨大天體。它擋住了火星。這樣天問一号就會受到日淩現象的幹擾,就會和地面暫時“失聯”了。隻有當火星從太陽的另一邊走出來後,天問一号就又能和地球取得聯系了。這個過程大概會持續一個月。
在這一個月中,火星在繞日軌道上奔跑了大約5791萬公裡。
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