目視比較容易認出的火星地形

上星期五晚上本來在看木星跟土星, 畫完土星轉頭發現東邊天空出現一顆大火球, 很像平常看見的飛機燈光, 超亮!! 看了一陣子發現完全不會動, 才想到原來火星已經升起來了, 現在亮度超過 -1.9 等, 比天空中看得見的任何星星都亮, 大小近 20 arcsec, 也比 2 年前最大時 (18.6 arcsec) 更大, 可惜今年位置太低, 得要多點耐心等待 seeing 好的時刻.

2014 年第一次開始看火星就深深被這顆有豐富細節而且千變萬化的橘色星球所吸引, 有了些觀測基礎後, 2016 年收穫更多, 也越來越熟悉其地形地貌, 更幸運的是只等了 4 年就等到十七八年一次的火星大接近, 到時火星大小超過 24 arcsec, 我稍微算一下... 如果乒乓球直徑是 4 cm, 望遠鏡放大到 340X 時, 大概就像看著 1 公尺處的乒乓球...... 大吧?



火星除了南北極冰帽或雲霧的變化外, 最有趣的就是辨識各處地形, 跟月亮類似, 火星也有深色的海、湖、灣、盆地... 之類的, 還有山脈、平原... 不過火星 "暗的海" 與 "亮的高原或平原", 可不一定是真的比較低或比較高的地形喔, 那只是古人還沒實際探測時想當然爾的命名. 火星 albedo feature 的實際地形要去查才知道. 不然就要用美國地質調查局 (USGS) 以方塊把火星切成 30 塊的地圖上地名來認. 還有, 認火星地名很煩的一點就是, 相同的名字會被用在好多不同用途的地方, 比如說與 "子午線 Meridiani" 扯上關係的就有 Terra Meridiani, Planitia Meridiani, Sinus Meridiani... "Terra" 在 WIKI 上說是 "廣大的地塊", 我猜跟分 "區" 有關, 但 Terra Meridiani 這個名稱在 2001 年 7 月新版火星分區公布之後就應該被停用, 可是仍然常常會在網路上查到, 也因此常常搞得昏頭轉向. 而 Planitia Meridiani 應該也不是指真的 "平原" 或 "高原", 真正的地質分類我不曾認真查過, 不管 Planitia Meridiani 或 Sinus Meridiani 應該都是所謂的 "albedo feature", 就是眼睛看到不同明暗的地形特徵, 古人覺得那是海就是海 Mare, 灣就是灣 Sinus, 湖就是湖 Lacus, 平原就是平原, 高原就是高原... 都是想像的, 等近代觀測器飛過去實際考察, 有些真的矇對了, 有些根本不是那麼一回事, 於是就更加混亂.


而認地名當然要有座標系統才好對地圖, 最常見的就是用 "中央經度" (Center "Meridian" 或 "Longitude"), 而且好像用 "西經" 的多, 看人家拍的相片多會以 "ω" 來表示; 而中央 "緯度" (Center "Latitude") 就比較少人用, 相片多會以 "φ" 來表示, 如果沒特別標 "S" 或 "N" 的話, 正號指北半球, 負號南半球, 比如說 2 年前差不多這個時間中央緯度是 +14.X, 今年目前中央緯度差不多是 -7.X, 表示今年我們看過去火星正中緯度在赤道南邊, 而 2 年前在北半球, 因此看到的地形地貌位置南北向就有些差距. 接下來的地名位置就以 "西經" 的 CM 幾度來對地圖.



大家應該都會同意, 目視火星最好認的一塊暗色地形就是大三角形 Syrtis Major, WIKI 把它歸類於高原, 中文翻譯為 "大瑟提斯" 高原, 也有人叫它 "大流沙", 事實上 Syrtis Major 沒沙, 是低緩的盾狀火山, 就是因為沒被沙覆蓋, 所以看起來是裸露黑黑的玄武岩本色. Syrtis Major 轉到面對我們正中央的位置差不多是 CM 280 ~ 300 度之間, 不過大概 CM 230 ~ 330 度間都可以看到這塊暗色大三角的身影, 找到之前一張 CM: 320 度畫的:

CM: 320 west

Syrtis Major 大三角正下方有個白色大圈圈很好認, 它是 Hellas (希臘), 一個古老的巨大撞擊坑, 直徑約 2300 公里, 盆地邊緣相距最底處深達 9 公里, 2001 年火星的全球性沙塵暴就是起緣於此, 盆地表面與底部溫差超過 10 度, 強烈的對流風原先只造成中度的風暴, 沒想到在該年 6 月 27 號開始極速擴大, 終於引發覆蓋全火星的超大型沙塵暴. 前幾天晚上十點半到十一點左右剛好有看到, 比起前幾年還明顯, 主要因為今年南半球比較朝向我們, 位置不像 2016 時那麼低, Hella 上空通常一直壟罩著霧, 所以看起來都是白白一個圓圈, 所以有人就叫它 Hellas hood, "hood" 是頭罩, 就像蓋著頭罩一樣.

看行星月面的 "南北" 向沒問題, 不過東邊或西邊怎麼定義? 是從我們從地球看過去的角度, 東就是火星的東, 西就是火星的西? 還是站在火星時的東是東, 西是西? 其實好像兩種都可以. "Turn Left at Orion" 講月球那章就有提到, 大多數的業餘觀測者都採用前者, 也就是地球觀察者的角度東是東, 西是西; 但像 NASA 編的月球地圖就用後者, 兩個方向完全顛倒. 所以很多觀測者會用另種方法表示, "自轉方向". 轉過去的方向 (跑在前頭的) 是 Preceding side, 用 "P" 表示; 反之則是 following side, 用 "F" 表示. "通常" 我們又習慣把右邊當東, 左邊當西, 然後我們跟火星的自轉方向都是逆時針 -- 其實也只有金星跟大家不同 -- 所以 "P" side 就當作 "東"; "F" side 就當作 "西". 像我畫圖時都用天體漂移出目鏡視野方向標為 "西方" (W), 其實不一定是 "火星的" 東或西邊, 端看個人習慣囉, 為了怕搞混, 底下盡量用 "P" 與 "F" 表示.


連接著 Syrtis Major 比較明顯的暗地形, 一側是 Sinus Sabaeus 與 Sinus Meridiani; 另一側是 Mare Tyrrhenum 與 Mare Cimmerium. 由 Syrtis Major 帶頭, 我們先看跟在後頭的好了, 就是 F-side, 所以是 Sinus Sabaeus 與 Sinus Meridiani; 上面那張圖可以看到 Sinus Sabaeus, 而 Sinus Meridiani 顧名思義就是接近本初子午線, 找到一張以前中央在 CM: 15 度畫的:

CM: 15 west

南邊包住 Sinus Sabaeus 與 Sinus Meridiani 的一大片暗色地形是阿拉伯海 Mare Erythraeum, 其北緣是凹凹凸凸的 Aurorae Sinus, 對面北半球也有塊好認的暗地形 Mare Acidalium, 一般講海 (Mare) 都是指比較低的地形, 不過查過 WIKI, Mare Acidalium 並沒凹陷下去, 地形以低海拔平原 (Planitia) 佔大部分, Mare Acidalium 南緣是凹凹凸凸的 Niliacus Lacus, 與 交錯在一起的 Mare Erythraeum/Aurorae Sinus 一樣, Mare Acidalium/Niliacus Lacus 黏在一起也不容易區分出來. 夾在這南北兩大暗塊中央的是 Chryse Planitia, 同樣歸類於 "平原". 但推測這邊卻是正宗的大型撞擊坑, 跟熟悉的月面撞擊盆地 (Basin) 一樣.

CM: 25~30 west

穿過 Chryse Planitia 就會到達最廣大的一片亮地型特徵, 先是塔爾西斯高原 (Tharsis) 與 阿卡迪亞平原 (Arcadia), 塔爾西斯高原有以奧林帕斯山 (Olympus Mons) 為首著名的五大火山, 別名火星之眼的太陽湖 (Solis Lacus) 也在這附近, 目視有點難度, 但很值得挑戰.

CM: 75 west

CM: 90 west

中央通過這片高原與高山區, 下一片是亞馬遜 (Amazonis) 大平原, 附近光禿禿一大片, 明暗特徵比較少, 所以也比較不容易觀察, 有些人就叫那邊 boring side.

CM: 120 west

CM: 130 west

CM: 150 west

這側無聊歸無聊, 仔細觀察南北兩端還是有暗地形, 南邊的海主要是圍繞著南極區的 Mare Sirenum, 北邊 Mare Acidalium 走到末端, 圍繞著北極區的 Utopia 出現. 另外跟地球高山上雲類似的高山雲 (Orographic Cloud) 很容易出現在塔爾西斯高原上巨大的奧林帕斯山, 以及其它幾座高大火山上, 不過我猜這需要很高的放大倍率才有機會看到, 而且看到的景象通常是一片白雲中, 冒出小點點的山頭.

CM: 180 west

CM: 200 west

CM: 180 度之後, 前面提到連接著我們的起點 Syrtis Major 另一側的 Mare Cimmerium 開始現身, 再過去 Mare Tyrrhenum 也要出場了.

CM: 230 west

CM: 240 west

Seeing 很好時還可以清楚區分出 Mare Tyrrhenum 與 Mare Cimmerium 之間的邊界. 另外一群火山 埃律西昂 (Elysium) 是火星上第二大群的火山區, 在 Mare Cimmerium 北方, 高達近 1 萬 4 千公尺, 這邊也蠻常有雲盤據上頭, 有興趣看雲的同好可以在這裡留意一下.


然後回到我們 CM: 280 左右以 Syrtis Major 為中心的出發點, 繞完一圈了. 除了暗色地形外, 觀察火星還有件很容易有成就感的就是看 "雲". 炎熱的夏天蒸發或昇華了大部分極區冰層, 這些氣態成份在薄薄的火星大氣層裏到處漂盪, 有白白的冰雲, 稍有透明感的霜, 還有散佈在球體邊緣的霧霾 (Limb haze). 低層雲, 乾冰結晶散射, 塵土... 再結合眼睛於明暗交界處的特殊視覺現象, 常常讓人發現這些所謂的 "邊緣霧靄" 看起來呈現神秘的藍色, 尤其當 Syrtis Major 在邊緣時很容易觀察到, 甚至還有 "Syrtis Blue Cloud" 這個稱號呢, 據說用黃色濾鏡比較容易觀測到, 不過自己也還沒試過就是了. 火星上目視觀測得到的大氣現象, 相對其他行星而言可說是多采多姿, 有各式各樣的雲, 霜, 霧, 冰... 光是雲又有高山雲, 高空卷雲, 塵雲, 晨昏雲, 邊界雲... 也可能把前面講的幾種的 "雲" 拿掉換 "霧" 或其它什麼的, 其實對業餘觀測者而言, 如果要明確的, 一一把定義弄正確真是太困難了. 


還有更具挑戰性的觀察, 比如 Phobos 跟 Deimos 兩顆火月, 還有沙塵暴. 火星自轉速度跟地球差不多, 多了大約 40 分鐘而已, 因此科學家依照火星上看到太陽在天空的位置同樣把一 "天" 分成 24 小時, 叫 LST (Local Solar Time). 不過火星不像地球有個月亮好朋友可以定義 "月份", 因此科學家靠太陽的經度 "Ls" (Solar Longitude 的意思) 來定義 "年"; 切 360 度, 0 度就是北半球的春分點, 也就是春天的開始, 90 度是北半球的夏至, 180 度是北半球的秋分, 而北半球的冬至是 270 度. 火星的公轉軌道是橢圓形, 繞太陽一圈大約要兩個地球年, 遠日點的時候轉得慢, 近日點時轉得快, 因此火星的四季並不像地球一樣平均; 比如說在遠日點時 Ls 是 70 度, 接近北半球的夏至, 因為走得慢, 所以北半球通常有個漫長的夏天; 相對的在近日點時 Ls 是 250 度, 接近南半球的夏至, 因為走得快, 所以南半球的夏天既熱 (因為在近日點) 又短 (因為公轉速度加快), 也因此想要計算地球的幾月幾號是火星的什麼季節? 就不是簡單的加減乘除可以心算出來的, 我查了一下表, 2018-5-22 是北半球的秋分點, 10/16 是冬至. Ls 260 之後通常是火星沙塵暴的季節開始, 不過今年從過北半球的秋分點沙塵暴就出現, 而且越長越大, 大到快蓋滿火星全球了, 前幾天看連 Syrtis Major 都看不太到:

CM: 237 west (2018-6-22 14:35 UT)

略略看到中央黑黑一團的 Mare Tyrrhenum, 往兩側延伸, Mare Cimmerium 都比 Syrtis Major 清楚.

CM: 220 west (2018-6-26 16:00 UT)

昨晚月光很亮, 但透明度不錯, 雖然 Seeing 一樣糟我還是用大隻的很用力的看了好久... 同樣只有位置在中央的 Mare Tyrrhenum 比較好認, 往 P-side 延伸的 Mare Cimmerium 勉強認得出, 至於 Syrtis Major 我連招牌 "大三角" 的形狀也認不出, 霧茫茫, 枉費長這麼大的火星, 希望趕快散去啊!!