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又紅又亮的火星,當然要衝衝衝

 火星衝的時候,火星看起來會又紅又亮,是觀測火星最佳的時機,在介紹火星衝之前,先來談談什麼是「衝」。


哈伯太空望遠鏡在2016年火星衝附近所拍到的影像,圖片來源NASA。

太陽系內,地球軌道外側的行星稱為地外行星(火星、木星、土星、天王星和海王星),當地外行星、地球和太陽三個天體排成一直線時,天文上稱作「衝」。地外行星在衝的時候,幾乎就是它離地球最近的時候。


火星衝的時候,太陽、地球和火星的相對位置連成一線,這時候的火星幾乎是最靠近地球的時候,所以這時候的火星看起來最大、最清楚。

「衝」在英文上是“opposition”,是「對向」、「相反」的意思,這裡指的是地外行星和太陽在天空中的位置正好相反,也就是說從地球上看,外行星和太陽的位置差了180度。以火星為例,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,這個時候火星幾乎最靠近地球,還整個晚上都可以觀測。

大約每26個月就會發生火星衝一次,也就是大約兩年兩個月的時間,地球就會非常靠近火星一次。這時候研究火星的科學家就會特別忙碌,除了用望遠鏡觀測外,各國的太空總署,也利用這個最靠近的機會,發射太空船去探索火星。


火星的一些重要發現,也是利用火星衝的時候做到的。1877年火星衝的期間,阿薩夫 霍爾(Asaph Hall)使用美國海軍天文台的66公分折射式望遠鏡觀測火星,他發現了火星的兩顆衛星,佛勃斯和戴摩斯,它們也是火星唯二的兩顆衛星。


火星衝的時候可以看些什麼?火星衝是火星最靠近地球的時候,所以火星看起來最大、最亮、也最清楚。火星是一顆紅色的行星,火星衝的前後一段時間用肉眼就可以輕易地看見,它在天空中看起來又紅又亮,這個時候火星的亮度介於-1.2等到-2.9等之間。火星衝時,火星有可能比全天最亮的天狼星還要亮 (天狼星的亮度是-1.5等)!如果使用望遠鏡,則可以看見火星表面一些紅色和暗紅色的特徵,最明顯的是火星的白色極冠,可以在南極或北極的地方看見,這白色的極冠是由冰和乾冰所組成的。

從月球回來需要檢疫隔離幾天?

1969年7月24日,阿波羅11號太空人完成人類史上第一次的月球探險,降落在北太平洋上,美國海軍大黃蜂航空母艦前往迎接。


21天隔離檢疫
三位太空人登上航空母艦後,隨即進入一輛改裝過的移動旅行拖車(Mobile quarantine facility),進行21天的檢疫隔離,檢疫的目的是預防他們感染月球細菌或病毒,防止太空人把細菌或病毒帶回地球。


【待在移動旅行拖車中隔離的三位太空人,由左至右:阿姆斯壯、柯林斯、艾德林,美國總統尼克森(右)探視三位太空人。圖片來源:NASA】


太空人返回前,美國總統尼克森早一步登上大黃蜂號航空母艦。太空人開始隔離後,尼克森總統探視並嘉勉他們的成就。


【阿波羅11號三位太空人待在移動旅行拖車中檢疫。圖片來源:NASA】


三位太空人待在移動旅行拖車裡被送往夏威夷珍珠港,接下來連人帶車坐運輸機前往休斯頓的月球物質回收實驗室,太空人待在實驗室裡直到檢疫結束。


除了阿波羅11號的三位太空人,阿波羅12號和14號的太空人也接受檢疫,13號太空人因為太空船出問題,沒有登陸月球,所以返回地球後不需要檢疫。


阿波羅15、16、17號太空人不再檢疫隔離

從月球帶回來的岩石樣本中,沒有發現任何的細菌和病毒,確定月球上沒有生命存在,所以阿波羅15、16和17號太空人返回地球後不再進行檢疫隔離。

近十年來最值得期待的彗星:阿特拉斯彗星

1997年4月1日,海爾-博普彗星(Comet Hale–Bopp, C/1995 O1)通過近日點,亮度達到最高,彗星肉眼清晰可見。日出前彗星從東方緩緩升起,二十幾年後彷彿依然歷歷在目!


海爾-博普彗星。1997年4月初,李昫岱攝於合歡山小風口
肉眼可見的大彗星大約每十年會出現一顆,海爾-博普彗星離開後,南半球曾經出現一、兩顆大彗星,北半球的天文學家就顯得落寞,沒有大彗星可看。


2020年是個特別的一年,天文迷期盼好久的日環食即將在6月21日發生,不過更令人興奮的是有一顆彗星接近,亮度可能達到肉眼可見,這顆彗星硬是搶在日環食發生前靠近太陽,似乎是要搶太陽和月亮的風采。


阿特拉斯彗星
阿特拉斯彗星是由Asteroid Terrestrial-impact Last Alert System計畫的望遠鏡發現,這個計畫的英文縮寫是ATLAS,Atlas是希臘神話中的擎天巨人阿特拉斯,可以稱這顆彗星為阿特拉斯彗星。


每年科學家都發現許多彗星,阿特拉斯彗星是2019年新發現的彗星中,最後一顆被發現的。它剛被發現時,亮度只有19.6等,一點都不吸引人。不過到了2020年1月,阿特拉斯彗星突然爆亮一百倍,立刻引起天文學家的關注,大家都在猜測阿特拉斯彗星會不會是另一顆海爾-博普彗星!


愈靠近太陽愈亮!
彗星可以分成彗核、彗髮和彗尾三個部分,彗核是彗星的本體,當彗核受到太陽的光和熱,彗核的物質就會揮發形成彗髮和彗尾。


彗星跟太陽系裡的其他天體一樣不會發光,只會反射太陽光。彗核太小反射的光有限,不過彗髮和彗尾相當巨大,我們看見的彗星是彗髮和彗尾反射太陽光的結果。


彗星愈靠近太陽,受到太陽的光和熱影響愈大,形成的彗髮和彗尾也愈大。所以彗星愈靠近太陽,彗星的亮度愈亮,彗星通常會在最靠近太陽時(近日點)看起來最亮。


既期待又怕受傷害
阿特拉斯彗星將在2020年5月31日通過近日點,當時它距離太陽只有地球與太陽距離的1/4(0.25 AU),比水星還靠近太陽。阿特拉斯的近日點非常靠近太陽,所以很多人看好它成為近幾年最亮的彗星。至於阿特拉斯彗星會多亮?各家的看法不一,亮度從-0.3到-5等都有,非常可能成為一顆肉眼可見的彗星!


不過彗星的亮度很難準確預測,難度大概跟一星期後的天氣預報準確度差不多,阿特拉斯彗星會不會雷聲大雨點小?還是成為海爾-博普彗星之後的大亮點?這一切就要等時間到了才知道。

星際訪客

人類史上發現的彗星數目大約是幾千顆,不過2019年8月30日發現的鮑里索夫彗星(2I/Borisov)卻是獨一無二。


哈伯太空望遠鏡拍攝的鮑里索夫彗星影像,影像中可以清楚看見彗星的彗尾。影像來源:NASA


鮑里索夫彗星是由俄羅斯業餘天文學家鮑里索夫(Borisov)發現,它被發現後就吸引各大天文台的關注,甚至連哈伯太空望遠鏡也要一睹它的風采!為什麼鮑里索夫彗星如此引人注目呢?


發現鮑里索夫彗星之前,所有發現的彗星都是太陽系裡的天體,但是鮑里索夫彗星卻來自其他的恆星系統,也就是它是來自其他恆星系統的星際訪客!這是人類首次發現來自星際的彗星。


鮑里索夫彗星不知在冰冷的太空中漂流多長時間,非常意外碰巧的進入太陽系,受到太陽光和熱,讓它原本冰凍的核心散發出美麗的尾巴。鮑里索夫彗星將在2019年12月8日最靠近太陽,屆時它距離太陽約2天文單位,也就是太陽與地球距離2倍遠的地方。


烏麻麻vs鮑里索夫彗星
來自星際的訪客非常稀少,目前為止,人類只發現2顆來自星際的天體,另一顆是烏麻麻(Oumuamua)。


烏麻麻是2017年10月發現的天體,因為沒有發現彗尾,所以應該是顆小行星。它的長寬比是10:1,像鉛筆般細長,幾乎是前所未見。烏麻麻遠離太陽系時,離開的速度比預期的快,這讓某些天文學家認為烏麻麻是艘探訪太陽系的太空船!


鮑里索夫彗星在靠近太陽後,就會遠離太陽,收起它曇花一現的彗尾,再度奔向冰冷虛無的星際。說不定哪一天,這顆彗星又會進入另一個恆星系統,為那個恆星系統帶來驚喜。

《登月先鋒》:人類的一大步

《登月先鋒》(First Man)是根據尼爾·阿姆斯壯(Neil Armstrong)傳記拍攝的電影,阿姆斯壯是登上月球的第一人。


《登月先鋒》是一部關於美國太空人阿姆斯壯的傳記電影。圖片取自IMDb


《登月先鋒》的海報,把月球和太空衣的頭盔結合,相當有巧思。圖片取自IMDb



《登月先鋒》主要是描述1961年到1969年阿姆斯壯的生平事蹟,1960年代正好是美國和蘇聯之間太空競賽的高峰,美國從一路落後,迎頭趕上,最後贏得勝利。


太空競賽
冷戰時期,兩個超級強國美國和蘇聯在進行一場太空競賽,蘇聯在1957年10月4日率先成功發射史波尼克1號(Sputnik 1)人造衛星。史波尼克飛過美國上空時,造成極大的恐慌,美國人懷疑蘇聯正在進行偵查,更害怕史波尼克會丟下核彈。


美國人的恐懼還沒消退,蘇聯在史波尼克1號升空一個月後,又發射史波尼克2號(1957年11月3日),這次的太空船裡還搭載了一隻小狗,讓蘇聯成了第一個把動物送上太空的國家。


早期美國的太空計畫由軍方主導,陸海空三軍各自發展自己的火箭。為了趕上蘇聯,搭載美國第一枚衛星的海軍先鋒火箭(Vanguard),在壓力下倉促發射。1957年12月6日,美國人在全國電視轉播中,看見先鋒火箭升空,不過只上升1.2公尺就墜毀爆炸。太空競賽初期,美國遭受巨大挫敗。


由美國陸軍主導的探險家1號(Explorer 1)計畫,終於在1958年1月31日發射成功,讓美國也進入太空時代。


探險家1號發射成功後,參與的三位主要成員把探險家1號的模型高舉起來。影像來源:NASA


1958年10月1日,美國航太總署(NASA)正式運作。美國航太總署的前身是美國國家航空諮詢委員會(NACA),美國航太總署成立後,吸收了美國軍方太空計畫的資源,整合後的美國航太總署為美國的太空計畫吹起反攻的號角!


同場加映《十月的天空》


水星計畫
水星計畫的主要目的是要比蘇聯人更早上太空,以及研究太空對人類的影響。為了這個目的,美國航太總署招募了美國第一代的7位太空人,他們被稱為水星7傑。


1961年4月12日,蘇聯的尤里·加蓋林(Yuri Gagarin)首先搭乘東方1號升空,繞行地球一圈後返回地球,讓蘇聯成為第一個將太空人送上太空的國家。


不到一個月後,美國也做出回應。1961年5月5日,艾倫·雪帕德(Alan Shepard)搭乘自由7號太空船升空,當他抵達太空的高度後就返回地球,並沒有繞地球飛行。一直到1962年2月20日,駕駛友誼7號的約翰·葛倫(John Glenn)才繞地球航行了三圈。


約翰·葛倫和友誼7號。影像來源:NASA


1961年5月25日,美國總統甘迺迪(John Kennedy)在國會發表演說,宣示要在1960年代結束前,把太空人送到月球,並讓太空人安全返航,這訂定了美國人太空計畫的明確目標。


1963年5月,最後一次水星載人計畫升空時,太空人在太空中待的時間超過一天。不過在此之前,蘇聯已經完成將近4天的太空之旅。雖然美國拼命追趕,不過蘇聯還是保持一步領先


同場加映《關鍵少數》


雙子星計畫
前往月球比繞地球飛行困難許多,需要發展出新的技術。美國航太總署的登月計劃是讓登月小艇和指揮/服務艙一起抵達月球,不過只讓登月小艇登陸,指揮/服務艙繞月球運行。登月結束後,登月小艇從月球表面升空,抵達月球軌道與指揮/服務艙結合一起返回地球。


要完成登月計畫,其中最關鍵的技術就是讓兩艘太空船在太空中對接,這也是雙子星計畫最重要的目的。


為了讓美國太空人登陸月球,還需要更多太空人參與太空計畫。美國太空總署需要招募新的太空人。其中阿姆斯壯是第二代太空人,而與阿姆斯壯一起前往月球的伯茲·艾德林和麥可·柯林斯則是第三代太空人。


雙子星太空船比水星太空船大,可以搭載兩名太空人。1965年6月升空的雙子星4號,進行美國太空人首次的太空漫步,太空人愛德華·懷特(Edward Higgins White)在太空艙外待了22分鐘。


尼爾·阿姆斯壯和大衛·史考特(David Randolph Scott)是雙子星8號上的兩名太空人,他們主要的任務就是要和另一艘無人太空船做史上第一次的對接。1966年3月16日雙子星8號發射升空,一開始進行的很順利,雙子星8號成功地與無人太空船對接。對接後不久,太空人感覺到太空船左右搖晃,研判可能是無人太空船造成的,所以決定讓雙子星8號脫離無人太空船。


Portrait_of_the_Gemini_8_prime_crew.jpg
史考特(左)與阿姆斯壯(右),他們前方的是雙子星太空船的模型,圖片來源NASA


雙子星8號脫離後,反而以每秒一圈的高速旋轉,他們試著要讓太空船停止旋轉,但是太空船完全不受控制。如果太空船持續高速旋轉下去,兩名太空人會失去意識,永遠漂浮在太空中。阿姆斯壯研判可能是控制太空船軌道方向的系統出問題,所以把這個系統關閉,開啟太空船上用來返回地球的小型火箭來控制雙子星8號,阿姆斯壯正確的判斷讓太空船停止旋轉!為了避免夜長夢多,太空總署決定讓他們提早返航,雙子星8號安全成功地降落在西太平洋。


阿姆斯壯在太空船高速旋轉,可能暈眩失去意識的情況下,還能沉著地做出正確判斷,找出問題並解除危機,臨危不亂讓阿姆斯壯成為首次登月任務指揮官的最佳人選!


人類的一大步
1968年12月21日,阿波羅8號發射升空,進入月球軌道,雖然只有在軌道上繞月球運行,卻是人類首次飛抵月球。三位太空人在月球軌道上度過聖誕夜,在聖誕節當天返回地球完成任務。


接下來的幾次任務,讓美國太空人對登陸月球做好準備。終於1969年7月20日,阿波羅11號的太空人阿姆斯壯登陸月球,艾德林隨後也踏上月球表面。阿波羅11號的太空人在7月24日安全成功降落在北太平洋。


艾德林在月球上留下的腳印。影像來源:NASA


甘迺迪總統在1961年的太空政策宣示,真的讓太空人在1960年代結束前成功的登上月球,阿波羅11號的成就也讓美國在太空探險保持數十年的領先地位!

東風被孔明借走了,勞倫斯只好借⋯月全食!

月全食是月亮就入地球影子的天文現象,這時月亮會從銀白色變成血紅色!血紅色的月亮看起來相當詭異,不知道的人可能會以為發生不好的事而心生恐懼。


湯瑪斯·愛德華·勞倫斯(Thomas Edward Lawrence, 1888/8-1935/5)是第一次世界大戰中英國的軍官,他被稱為阿拉伯的勞倫斯。他曾經領導阿拉伯人,對抗當時佔領阿拉伯的土耳其人。

阿拉伯的勞倫斯曾經用月全食攻下一處敵軍的要塞。圖片來源:維基百科

1917年7月4日,勞倫斯要攻打土耳其人的一處高聳的要塞,當天晚上是滿月,對進攻者是不利的,因為他們會暴露在月光下,讓土耳其守軍清楚的看見他們。


不過勞倫斯知道當天晚上即將發生月全食,所以反而利用月亮變暗的時機發動攻擊。土耳其守軍看到月亮變血紅色時非常驚慌,迷信的土耳其人用步槍對著天空發射子彈,敲打鍋子,要解救變紅、變暗的月亮。勞倫斯等人趁著土耳其人慌亂時爬上要塞,一舉攻下這個易守難攻的軍事基地!

勞倫斯以極少的人力,利用難得的天時,克服敵軍的地利,戲劇化的以寡擊眾,讓他成為一次大戰中的傳奇人物。

起起落落的冥王星

1846年發現了太陽系中的第八顆行星海王星後,許多科學家就試著要去找第九顆行星。波士頓的富豪帕西瓦爾·羅威爾(Percival Lowell)非常喜歡天文,1890年代他在亞利桑納的旗竿鎮建造了羅威爾天文台,羅威爾除了觀測火星外,也參與尋找第九顆行星的計畫。但是1916年羅威爾去世為止,第九顆行星一直沒有被發現。 

1929年時,湯博(Clyde Tombaugh)受僱於羅威爾天文台,當時他只有23歲,主要的工作就是尋找第九顆行星。湯博使用的是一部33公分的望遠鏡,他在不同晚上拍攝天空中同一個區域的天體,然後把照片做比對,因為行星相對於天空星星的位置會緩慢地移動,如果發現一個緩慢移動的天體,那麼它可能就是他們要找的第九顆行星! 


湯博和他自製的9吋望遠鏡

1930年2月18日,湯博比較1月23日和1月29日拍攝的照片時,發現一個小亮點移動了位置。接下來一段日子的觀測,確認這個天體確實在移動!3月13日他們把發現結果公諸於世。 

這個重大的發現立刻成為世界各地的頭條新聞,羅威爾天文台於是公開徵求對這個天體命名,在許多的建議當中,最後選定Pluto冥王這個名字,因為這個字的開頭PL和羅威爾天文台的贊助人帕西瓦爾·羅威爾(Percival Lowell)名字的縮寫是一樣的。 

爭議的開端 
當冥王星的軌道被計算出來後,科學家就發現它和其他的行星相當不一樣,太陽系其他行星以接近圓形的軌道繞太陽運行,但是冥王星的軌道形狀卻相當橢圓,離太陽最近和遠的距離分別是29.7 AU和49.3 AU (AU是地球到太陽的平均距離),當冥王星離太陽最近時,甚至比海王星還靠近太陽(海王星與太陽的平均距離是30 AU)。另外,太陽系裡的其他行星幾乎都在黃道面上繞太陽運行,但是冥王星的軌道卻偏離黃道面達17度! 

除了軌道特異外,冥王星的質量還比其他行星小很多。1978年發現冥王星的最大衛星夏戎(Charon)後,透過夏戎繞冥王星的軌道,科學家可以計算出冥王星的質量,冥王星的質量只有地球的0.2%! 



新視野號太空船飛掠冥王星時拍攝的冥王星影像,圖片來源NASA

冥王星被發現後,就有天文學家預測海王星外,還有許多小天體還沒被發現。但是一直到1992年才在海王星外發現另一個天體,1992 QB1。到2017年年初為止,已經在海王星外發現了超過2000顆的這類天體,這些天體泛稱為海王星外天體(Trans-Neptunian object, TNO),其中2004年發現的妊神星(Haumea),它的質量大約是冥王星的三分之一,這些天體的軌道和冥王星類似,冥王星會不會只是海王星外天體中最大的一顆而已呢? 


最後一根稻草 
2005年1月,麥克·布朗(Mike Brown)和他的團隊發現了一個新的天體,這個天體後來被稱為鬩神星(Eris),鬩神星的名字源自希臘神話,她代表著不和與紛爭,鬩神星就如同它的名字一樣,引發了冥王星是不是行星的爭論。 


哈伯太空望遠鏡拍攝的鬩神星影像,中央的亮點就是鬩神星,鬩神星左邊的是它的衛星,圖片來源NASA

鬩神星的質量比冥王星稍大,但是體積比冥王星稍小,當鬩神星被發現時,有人稱它為第十號行星!但是另一些科學家卻不認為鬩神星是一顆行星,他們主張冥王星和鬩神星不同於其他行星,應該另外分類成一種新的天體。 


冥王星到底是不是一顆行星?這個問題應該要回到最根本的地方,什麼是「行星」?如果行星被清楚的定義,那麼就可以解決冥王星是不是行星的問題。國際天文聯合會(International Astronomical Union, IAU)邀集了專家學者討論這個問題,2006年8月時公布了行星的定義: 

1. 行星必須繞太陽運行。 
2. 行星的質量夠重足以讓自己呈圓形。 
3. 行星能夠清除軌道附近上的其他天體。 

冥王星雖然符合第一和第二個定義,但是卻不符合第三個條件,因為冥王星的軌道上有許多的海王星外天體,那麼冥王星應該歸類為什麼樣的天體呢? 

天文上常常用「矮」這個字來描述較小的天體,例如紅矮星是質量最小天恆星;棕矮星是比恆星質量小一些,不會產生氫核融合的天體;而矮星系是比一般星系還要小的星系。天文學家於是把不符合行星第三個條件的天體稱為「矮行星」(dwarf planet),所以冥王星和鬩神星就被歸類為這種天體。目前國際天文聯合會認定的矮行星有五顆:冥王星、鬩神星、妊神星、鳥神星(Makemake)和穀神星(Ceres),另外還有一些天體在矮行星的候選名單之中,科學家相信還有許多矮行星在海王星之外等著被發現。 

麥克·布朗本來以為發現了第十顆行星,但是因為鬩神星的出現,最後太陽系行星的數量,反而從九顆降為八顆,這可能是他沒有預料到的結果。麥克·布朗因為發現鬩神星,讓冥王星被降級,所以他被封為冥王星殺手,麥克·布朗似乎還蠻喜歡這個封號,他還為此寫了一本書《我是如何殺了冥王星的》!! 

爭議結束了嗎? 
仔細看一下國際天文聯合會對行星的定義,這個定義似乎是為冥王星量身定做的,感覺就好像刻意要將冥王星排除在行星之外。 

其中感觸最深的應該是艾倫·斯特恩(Alan Stern),他是新視野號太空船的計畫主持人,2006年1月新視野號發射升空時,這艘太空船的最主要目的是探索太陽系裡還未被太空船探訪的最後一顆行星:冥王星,結果新視野號升空幾個月後,冥王星就被降級為矮行星,原本要探訪的冥王星,變得不再是一顆行星,情何以堪! 

艾倫·斯特恩認為國際天文聯合會對行星的定義有問題,也不夠嚴謹。以木星為例,木星繞太陽的軌道上並不是只有木星而已,它的軌道上還有兩大群的特洛伊小行星(Trojan),這些小行星和木星一起繞著太陽運行,這表示木星並沒有清光軌道上的其他天體。另外,地球附近也有近地小行星,地球也沒有完全清光軌道上的天體。如果根據國際天文聯合會的定義,木星和地球也不能算是行星! 


如果新的行星定義通過國際天文聯合會的審查,我們的月球以後也會變成行星!攝影:李昫岱

最近有一些人(主要是包括艾倫·斯特恩在內的新視野號團隊)主張應該把冥王星再列為行星,他們認為行星應該重新定義:行星是比恆星還要小的天體,它們不會進行核融合反應,本身的重力能夠讓自己呈球形,而且和它們的運行軌道沒有關係。根據他們的定義,太陽系裡的行星數量會暴增到大約110顆!因為一些較大的衛星(包括我們的月球)都會升級成行星!他們已經將提議交給國際天文聯合會,冥王星會不會重新回到行星的行列?就讓我們拭目以待吧! 

終極遠境,葫蘆裡賣的是什麼藥?

新視野號在2015年飛越冥王星後,取得了冥王星珍貴的影像,讓世人了解冥王星與眾不同的地方,新視野號的任務就這樣結束了嗎?


其實早在新視野號抵達冥王星之前,科學家就用哈伯望遠鏡替它找好下一個探索的目標2014 MU69。有趣的是科學家在2006年新視野號發射時,根本還沒發現2014 MU69,這個小天體是2014年才被哈伯望遠鏡發現的,它成為第一個太空船發射後,才確定要探訪的天體!


2014 MU69被暱稱為Ultima Thule,Ultima Thule是拉丁文極北之地的意思,中文可以翻譯為終極遠境。


終極遠境的外型就像一顆葫蘆或雪人。影像來源:NASA新視野號


2019年1月1日新視野號飛越終極遠境,並傳回它的影像,終極遠境看起來就像是一顆葫蘆!科學家推測可能是兩顆天體緩慢碰撞的結果。終極遠境的大小大約是31公里×19公里,相當於雲林縣的大小。


上圖是新視野號在飛越終極遠鏡前30分鐘拍攝的影像,接下來應該還會有更精彩的結果。希望新視野號能夠揭開終極遠境的面紗,告訴我們葫蘆裡賣的是什麼藥?

神龍沃塔南見首不見尾?

今年年底,沃塔南彗星(46P/Wirtanen)成了業餘天文學家的焦點,許多人更是利用這個機會拍攝這顆相當亮的彗星。但是拍攝的照片中似乎少了彗星最吸引人的彗尾,沃塔南彗星為什麼見首不見尾呢?它是無尾熊彗星嗎?


哈伯望遠鏡拍攝的沃塔南彗星。影像來源:NASA


2018年12月13日,哈伯望遠鏡也拍攝了沃塔南彗星,照片中可以看見彗髮,不過還是看不見彗尾。沃塔南是顆沒有尾巴的彗星嗎?
2018年12月16日,沃塔南彗星的位置圖,太陽、地球和彗星差不多連成一直線,這時彗尾看起來最不明顯。圖片來源:HEAVENS ABOVE


其實,沃塔南當然有彗尾,只是它最接近地球時,幾乎就位在太陽和地球的連線上,也就是太陽、地球和沃塔南彗星差不多連成一線。彗星的尾巴是背對太陽的方向,從地球看過去,彗尾就正好背對我們,這個方向彗尾看起來最不明顯,所以沃塔南在照片上才會看不見彗尾。


沒拍到沃塔南彗星的彗尾嗎?別難過哈伯望遠鏡也沒拍到!

2018年年底的焦點:沃塔南彗星

彗星是一種很特別的天體,每當彗星靠近太陽,太陽的熱輻射就會讓彗星長出長長的尾巴,美麗的彗星讓喜歡觀星的人興奮不已!


長長的彗尾是彗星最特別的地方。海爾-博普彗星,李昫岱攝影


其實每年都有不少彗星靠近太陽,不過它們通常都很暗,需要透過望遠鏡才能看見。今年12月中旬,沃塔南彗星(46P/Wirtanen)將達到肉眼就可看見的亮度!這是最近幾年最亮的一顆彗星。


沃塔南彗星跟哈雷彗星一樣是週期彗星,哈雷彗星每75年就會繞太陽一圈,彗星靠近太陽稱為回歸,哈雷彗星上次回歸是1986年,下次則要等到2061年。沃塔南彗星的週期比較短,每5.4年就會靠近太陽一次。

如何觀看沃塔南彗星?
根據天文學家的估算,沃塔南彗星從11月下旬開始,一直到明年1月下旬肉眼都可以看見。12月初沃塔南彗星從南半球往北移動,12月10日進入北半球,讓居住在北半球的人更容易看見這顆彗星。


隨著愈來愈靠近太陽,彗星的亮度也愈來愈亮。這次沃塔南彗星在12月12日最靠近太陽,位置正好非常靠近地球,沃塔南彗星將在12月16日離地球最近,亮度達到最亮,預估亮度是3等星。12月中旬的這段時間,沃塔南彗星幾乎整夜都可以看見。


沃塔南彗星最亮的時候(12月16日)在金牛座,距離昴宿星團只有3.8度。接下來沃塔南彗星持續往北移動,12月24日沃塔南彗星靠近北天御夫座的亮星五車二,相距只有0.8度。


12月時,沃塔南彗星在天空中移動的路徑。Stellarium軟體製作


雖然沃塔南彗星最亮時,達到肉眼可見的程度,不過想要看見它最好還是避開城市的光害。12月16日的前一兩天正好是週末,這時月亮大約是午夜時西下,沒有月光干擾是較適合的觀測時間。月亮西落後,沃塔南彗星位在夜空中的西測,所以選個西邊光害小的地方,例如西部海岸。到山上觀看是不錯的選擇,但是要注意保暖。


沃塔南彗星最亮時位在金牛座,所以找彗星前要先找到金牛座的位置。彗星看起來像是一團模模糊糊的白色棉花糖,不要眼睛直接盯著彗星,用眼角的餘光反而看得更清楚。透過望遠鏡或雙筒望遠鏡,觀看的效果會更好,沒有的話用眼睛觀看也可以,好好利用這個機會,看看這顆難得的彗星吧!

原文刊登在《新一代兒童週報》

月球上會發生地震嗎?

台灣位在環太平洋的地震帶上,地震發生的頻率相當高,距離我們最近的月球也有地震嗎?


要量測月球有沒有地震就需要地震儀,阿波羅計劃都配備了地震儀,當太空人登陸月球後,就會將地震儀放在月球表面上,量測月球的地震。這些阿波羅計劃帶上月球的地震儀確實有偵測到「月震(moonquake)」。


阿波羅11號伯茲·艾德林裝設地震儀。圖片來源:NASA


根據阿波羅太空人裝設的地震儀,會將量測結果用無線電傳回地球。地球上的科學家發現月球上最大的月震大約是芮氏規模5.5,這比地球上最大的地震還小很多。

月球不像地球有板塊運動,為什麼月球上會有月震呢?根據科學家目前的研究,造成月震的原因有三種:地球對月球的潮汐力、隕石撞擊月球和月球表面的日夜溫差。

不過月球上沒有水可以吸收減緩月震的震動,所以月震最長可持續1小時!對地震敏感的人可能就不適合移民月球了!

關於火星衝的五個問題

7月27日會發生火星衝,這是近15年來最適合看火星的好時機,到底什麼是火星衝呢?


什麼是火星衝?
火星衝的「衝」在英文上是“opposition”,是「對向」、「相反」的意思,指的是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,火星和太陽的位置差了180度。


火星衝時,火星、地球和太陽呈一直線,地球位在太陽和火星之間。


火星衝的時候,幾乎就是火星最靠近地球的期間,火星衝大約是每2年2個月會發生一次。


今年的火星衝有什麼不同?
今年(2018年)的火星衝是2003年以來火星最靠近地球的一次,下一次要這麼靠近地球必須等到2035年。


地球繞太陽運行的軌道接近圓形,與太陽的平均距離為1天文單位。跟地球公轉軌道比起來,火星的公轉軌道相當橢圓,最靠近太陽(近日點)是1.38天文單位,而離太陽最遠(遠日點)是1.67天文單位。如果火星衝發生在火星的遠日點,這時地球距離火星大約是0.67天文單位(1.67-1=0.67);如果火星衝發生在火星近日點,這時地球和火星的距離大約只有0.38天文單位(1.38-1=0.38)。火星近日點的衝比遠日點的衝還要近許多,火星衝發生在火星近日點時稱為「大衝」,火星大衝大約15到17年才發生一次。


火星將在9月16日通過近日點,所以今年火星衝時,火星會相當靠近地球、相當的亮!


火星衝要怎麼看?
因為太陽、地球和火星排成一直線,所以太陽西下後,火星就會從東南方升起,這時就可以看見熒熒如火的火星。午夜時,太陽在我們的正下方,這時火星就在天頂附近。當火星西下時,太陽也正好東昇。整個晚上都可以看見火星,所以火星衝是觀察火星的最適合好時機!


看火星衝不需要望遠鏡,用肉眼看就可以。火星在火星衝的前後,亮度達到-2.8等,甚至比今年的木星衝(-2.5等)還亮!


火星衝時,用望遠鏡可以看見什麼?
如果正好有望遠鏡,可以拿出來看看火星,或詢問當地的天文協(學)會,是不是有辦觀星活動,可以借他們的望遠鏡一窺紅色的火星。


火星的紅色來自於火星表面的氧化鐵,氧化鐵就是鐵鏽,紅色的鐵鏽讓火星看起來是紅色的。透過望遠鏡可以看見火星上的黑色地貌,這些黑色地貌是由玄武岩組成的。


哈伯望遠鏡拍攝的火星。影像中紅色的部分是火星上的氧化鐵,藍白色的則是水冰雲,黑色的部分則是玄武岩。影像來源:NASA


可以看見火星上的風暴嗎?
還記得《絕地救援》電影中,火星太空人遭遇強烈的火星風暴嗎?其實火星上只有徐徐的微風。不過即使是微風也能形成整個火星的沙塵暴!那是因為火星表面的重力相當低,被微風吹起的沙塵會停留在空中很長的時間。


目前火星正遭遇一場全球性的沙塵暴,就像下圖中的右圖一樣,如果想要透過望遠鏡觀看火星上的黑色地貌,恐怕要失望了。


哈伯太空望遠鏡拍攝的火星,右圖的火星正遭遇全球性的沙塵暴。影像來源:NASA

通古斯大爆炸(Tunguska Event)

1908年6月30日早上7點,西伯利亞的通古斯(Tunguska)河附近發生強烈的爆炸,爆炸的威力非常強大,數百公里外的窗戶玻璃都被震破,幸好爆炸的區域人煙稀少,沒有造成太大的傷亡。發生爆炸之後,碰到第一次世界大戰(1914-1918),加上爆炸的位置相當偏遠,所以一直沒有科學家前往調查爆炸原因。


十九年後的調查
昂尼德.庫利克 (Leonid Kulik)是蘇聯的礦物學家,他說服蘇聯政府出資前往探勘,他的理由是掉下的隕石可能有大量的鐵,這些鐵對工業發展有很大的幫助。庫立克所帶領的探勘隊於1927年,也就是通古斯事件發生的19年後,千辛萬苦終於抵達了爆炸地點。


通古斯大爆炸位置(圖片來源:維基百科)

探勘隊抵達爆炸地點後,19年前爆炸的痕跡還是歷歷在目,附近數十公里範圍的樹都倒了,而且同一區域的樹倒的方向都一樣,如果將樹倒的方向畫在地圖上,會發現樹木倒的方向呈輻射狀,而且樹倒下的方向都背向輻射的原點,就像是在輻射原點有股外力,把這些樹都推倒一樣。特別的是輻射點附近的樹並沒有傾倒,不過樹上的樹枝全被剝落,看起來就像是一支支電線桿直直的站立著。


1929年探勘隊於現場拍攝的照片

找不到任何隕石?

庫立克的探勘隊推測是隕石掉落時,產生的爆炸,造成這樣的結果,不過他們在當地並沒有發現任何的隕石坑或隕石。在此之後,陸續有探勘隊抵達爆炸地點,庫立克發現疑似隕石坑的小水池,不過當他們把水池抽乾後,還是沒有發現任何的隕石。如果不是隕石造成的,那麼是什麼原因造成這樣巨大的爆炸呢?一些奇奇怪怪的想法紛紛提出,像是外星人的太空船墜毀或黑洞掉進地球。科學家是如何解釋這個爆炸的現象的?

彗星撞擊說

目前比較讓人接受的說法是,彗星撞擊地球後在高空爆炸,爆炸的震波把周圍的樹都震倒,這也讓倒下的樹排列成輻射狀。輻射點附近的樹為什麼沒有倒下?那是因為撞擊物沒有落到地面,在上空就爆炸了,這些輻射點附近的樹正面迎向上空的震波,所以沒有倒下,不過它們的枝幹,都被爆炸的震波給震落。那麼為什麼掉落的是彗星?而不是隕石呢?主要的原因是附近找不到隕石,彗星的主要組成是冰和塵埃,這些彗星的物質很容易就氣化消失。

通古斯事件是單一事件嗎?其實這樣的撞擊事件持續在發生,6千5百萬年前一顆掉落在墨西哥灣的隕石,造成了恐龍滅絕。那麼下一次隕石會在什麼時候掉下來?會掉在哪裡?會造成多大的傷害?天文學家們正在監測天空,希望在下一次發生嚴重撞擊前,找到這些有威脅的天體,防範撞擊造成的傷害。

來自星星的你,到底是小行星還是彗星?

烏麻麻(Oumuamua)是第一顆被發現來自於其他恆星系統的天體,2017年10月被發現時,運行的軌道比較像是彗星,所以就認為是彗星,命名為C/2017 U1,名字中的C代表的就是Comet彗星。


彗星還是小行星?
仔細研究烏麻麻的軌道後,發現它的軌道跟所有太陽系裡的天體都不一樣,繞太陽運行的天體的軌道都是橢圓,例如行星、小行星,另外有一些長週期彗星的軌道是拋物線,但是烏麻麻的軌道是雙曲線!只有星際間的天體衝向太陽時,運行的軌道才會是雙曲線,所以認為烏麻麻來自於星際之間。


烏麻麻的軌道。圖片來源:ESA


天文學家用望遠鏡觀察研究,都沒有看見烏麻麻有彗髮或彗尾,彗髮或彗尾是彗星最大的特徵,所以烏麻麻就被歸類為小行星,於是改名為A/2017 U1,其中的A就是Asteroid小行星。


因為烏麻麻是第一顆來自於星際的天體,所以國際天文聯合會決定給它一個全新的編號:1I/2017 U1,其中的1I表示第一顆來自星際(Interstellar)的天體。


加速離開太陽系!
最近天文學家發現烏麻麻離開太陽系的速度超乎預期!烏麻麻並沒有被太陽系行星重力影響而加速,為什麼烏麻麻會加速離開太陽系呢?


天文學家認為烏麻麻可能是一顆彗星,當它受到太陽光照射後,噴發出氣體和塵埃,這讓烏麻麻就像點燃引擎的火箭一樣加速離開!但是烏麻麻已經離我們太遠了,所以望遠鏡無法偵測到它的彗髮和彗尾。


烏麻麻加速離開太陽系的示意圖。圖片來源:NASA


烏麻麻到底是小行星?還是彗星?說不定烏麻麻是艘太空船,都敏俊在太陽系找到千頌伊後,點燃火箭後加速飛離太陽系(大誤)!


相關訊息

參考資料