为什么说火星像是一个“袖珍的地球”

科普中国网 2017-02-25

　　作者：卞毓麟

　　关键词：火星地球

　　许多科幻小说中，都幻想过这样一个未来——由于环境恶化、地震海啸、彗星撞击等种种原因，人类无法在地球上继续居住，开始向火星移民。太阳系中有诸多行星，在开辟第二家园的幻想中，为什么人类总对火星情有独钟呢？火星真的是一个“袖珍的地球”吗？

　　行星在轨道上运行一周所需的时间称为它的公转周期。一颗行星离太阳越远，公转周期就越长。地球的公转周期就是地球上的一年。与此类似，我们也把火星绕太阳转一周的时间称为一个“火星年”。

　　地球绕太阳公转一周所需的时间，就是地球上的一年，约为365.24天。火星同太阳的距离约为日地距离的1.5倍，它绕太阳公转一周所需的时间，就是一个“火星年”，其长度等于地球上的1.88年，即地球上的687天，这相当于668.6个“火星日”。因此，在火星上一年之中将能看到668次或669次日出日落。

　　火星的直径是6770千米，约为地球直径的53%，其表面积差不多有15个中国那么大。如果地球是空心的，那么大致要用7个像火星那么大小的球严严实实地塞进去才能填满它。

　　地球的引力使地面上的每一个物体都受到一定的重力，即我们习惯上说的有一定的重量。如果将同一个物体放到火星表面，那么火星的引力也会使它具有某一个重量。地球的质量是火星质量的9. 31倍，因此地球的引力场强度也是火星引力场的9.31倍。但是，同一个物体放到这两颗行星表面上的重量差异却不是9.31倍。其原因在于火星的半径比地球小，位于火星表面的物质到火星中心的距离要比地球表面到地球中心的距离小，而引力则与距离的平方成反比。综合考虑这些因素，可以推算出地球的表面重力约为火星表面重力的2.6倍。

　　因此，一个在地球上体重70千克的人在火星上受到的重力，只等于体重26.9千克的人留在地球上所受到的重力。当然，这个人的质量实际上并没有变化，变化的乃是吸引这团质量、从而使人有了重量的行星表面重力。虽然这个引力比地球上小，但并不像月球那样小太多，经过训练的殖民者还是比较容易适应的。

　　地球的自转轴并不恰好垂直于地球的公转轨道平面，而是倾斜了约23.5°，与公转轨道平面的夹角为66.5°，由此导致了一年的四季变化。火星的自转轴也是倾斜的，而且倾斜的角度与地轴非常相近，为25.17º。这意味着火星上的季节变迁方式应与地球相同。但是，火星上一年的长度要比地球上长一倍。同时，火星比地球离太阳更远，所以火星上的每个季节都比地球上的相同季节冷。例如，火星上的夏季永远也不会像地球上的夏天那么炎热。

　　很早就有一些天文学家注意到，火星圆面近边缘处有一些白色的斑点。1781年，英国天文学家赫歇尔确定火星自转轴的倾斜之后，就知道了火星两极的位置。这使他恍然大悟：那些白斑一块在火星的北极，另一块则在南极。人们顿时想到：它们应该是冰！有冰就该有水，这似乎又与地球相当一致。

　　再说，火星的反照率又令人想到它可能像地球一样存在大气。一个天体的反照率，是指它往外反射的光在落到它上面的全部光线中所占的比例。月球和水星没有大气，它们裸露的岩石所反射的阳光分别只占全部入射阳光的7%和6%，即它们的反照率分别为0.07和0.06。金星大气中布满永不消散的浓云，所以它的反照率高达0.76，也就是说它把3/4的太阳光都反射掉了。地球大气中云量不如金星大气那么多，所以地球的反照率0.39仅约为金星的一半。火星的反照率是0.15，虽不及地球之半，却比月球加倍而有余。由此可见，火星既不像月球那样全无大气，也不像地球那样有一层相当稠厚的大气。它是有大气的，但比地球的大气稀薄而少云。

　　随着对火星的了解与日俱增，人们越来越觉得它仿佛就是一个小型的地球。就许多方面而言，再也没有别的行星像火星那样酷似地球了。而火星和地球越是相像，天文学家对它就越是关心，社会公众对它的兴趣也就越大。

　　其实，火星同地球还是有着相当大的差异。最为突出的是，地球上物种繁多，生机盎然，而且出现了人类文明；火星上有没有生命却至今尚未查明。但是不管怎么说，火星毕竟是同地球最相像的一颗行星。科学家甚至设想，将来有朝一日，可以将火星改造成为人类的又一个家园。