火星的轨道。在火星上一年要多长时间？

火星和地球有许多共同点，这两颗行星都是类地行星，都位于太阳的可居住区内，都有极地冰盖，轴倾斜程度相似，温度变化也相似。根据探测器和大气监测获得的一些最新科学数据，现在我们知道火星曾经有稠密的大气层，并且表面覆盖着温暖流动的水。

图解：火星的真实色彩影像，2007年2月由罗塞塔号拍摄

但是当涉及到诸如一年的长度和季节的长度时，火星和地球完全不同。与地球相比，火星上一年的时间几乎是地球日的两倍——686.98天，这是因为火星离太阳更远，而且它的轨道周期（绕太阳轨道运行的时间）比地球的轨道周期要长得多。

轨道周期：

火星与太阳的平均距离（半长轴）为227939200公里（141634852.46英里），大约是日地距离的1.5倍（1.5天文单位）。与地球相比，它的轨道也相当离心（0.0934相比0.0167），范围从近日点的20670万公里（128437425.435英里；1.3814天文单位）到阿斐利昂的24920万公里（154845701英里；1.666天文单位）。在这个距离上，火星的运行速度为24.077公里/秒，绕太阳一周需要686.971个地球日，相当于1.88地球年。

图解：火星轨道示意图 供图：美国航天局

这种离心率是太阳系中最为明显的离心率之一，只有水星的离心率（0.205）更大一些。然而，情况并非总是如此。大约135万年前，火星的离心率只有0.002，使其轨道接近圆形。大约19000年前它达到了0.079的最小离心率，从现在起大约24000年后将达到0.105的峰值。

图解：火星直径约为地球的一半

但是在过去的35000年里，由于其他行星的引力作用，火星的轨道变得稍微更加离心一些。在接下来的25000年里，地球和火星之间最接近的距离将继续略有缩小。从现在起大约100万年后，它的离心率将再次接近现在的水平——估计为0.01。

地球日与火星日

鉴于火星上的一年明显长于地球上的一年，地球上的一天和火星上的一天（又名，火星日）之间的差别不重要。对于初学者来说，火星绕轴完成一圈简单的自转需要24小时37分22秒（又名，一个恒星日），地球只需要更少一点的时间（23小时56分4.1秒）。

图解：机遇号捕捉到的这个日行迹显示了一个火星年内太阳的运动。从2006年7月16日到2008年6月2日，每隔三个火星日拍摄一张照片。供图：NASA/JPL/Cornell/ASU/TAMU

另一方面，太阳出现在火星的同一地点上方需要24小时39分35秒（又名，一个太阳日），相比我们在地球上经历的24小时。这就是说，根据火星日的长度，一个火星年等于668.5991个火星日。

季节变化：

火星上也有与地球上类似的季节性循环，部分原因是因为火星也有一个倾斜的轴，它与轨道平面倾斜25.19°（相比地球的地轴倾斜角约23.44°）。此外还由于火星轨道的离心，这意味着它在一年中的某个时间周期性地接收到比其他时间更少的太阳辐射。距离的变化造成了温度的显著变化。

图解：古瑟夫撞击坑充满沙石的地表

尽管这颗行星上的平均温度是-46°C（51°F），但温度变化范围从极地冬季-143°C（-225.4°F）的低温到夏季和赤道中午35°C（95°F）的高温不等。这表明平均地表温度的变化与地球十分相似——178°C（320.4°F）与145.9°C（262.5°F）之间的差异。这样的高温也使得液态水在火星表面保持流动（尽管是间歇性的）。

图解：火星地形图，中央为东经180度。低到高顺序为蓝、绿、黄、红到最高的白。

此外，火星的离心率意味着它在离太阳较远的轨道上运行得更慢，而在离太阳较近的轨道上运行得更快（如开普勒行星运动三定律所述）。火星的远日点与北半球的春天重合，这使它成为这颗行星上最长的季节——持续大约地球上的7个月。夏季是第二长的，持续6个月，秋季和冬季分别持续5.3个月和4个月以上。

图解：艺术家对火星四季的印象。图源：britannica.com

在南方，季节的长度只是略有不同。火星在南半球夏季和北部冬季接近近日点，在南半球冬季和北部夏季接近远日点。因此，南半球的季节更加极端，而北半球的季节则更加温和。南部的夏季温度比北部的夏季温度高30 K（30°C；54°F）。

天气模式：

这些季节性变化使火星经历了一些极端天气。最值得注意的是，火星上有太阳系中最大的沙尘暴，可以从一个小区域的风暴到覆盖整个星球，从视野中遮蔽地表的巨大风暴（直径达数千公里）。它们往往会在火星离太阳最近的时候出现，并被证明会提高全球温度。

图解：由太空所见的火星稀薄且充满尘埃的红色大气层。左下方是阿尔及尔平原。

第一个注意到这一点的是1971年第一个绕火星轨道运行的“水手9号”轨道飞行器，它向地球发回了一个笼罩在雾霾中的世界的照片。整个星球被一场巨大的沙尘暴所覆盖，只有奥林匹斯火山，这座高达24公里的巨大火星火山，可以在云层上方看到。这场风暴持续了整整一个月，并推迟了“水手9号”对这颗行星的详细拍摄。

图解：相隔六年即发现新的冲蚀沟沉积物

2001年6月9日，哈勃太空望远镜在火星上的赫拉斯盆地发现了一场沙尘暴。到7月，风暴已经停息，但随后又再次增长，形成了25年来最大的风暴。这次风暴如此之大以至于天文爱好者们使用小型望远镜就能够从地球上看到它。这团云将寒冷的火星大气温度升高了30摄氏度。

图解：北极初夏的冰盖（1999年）

这些风暴往往发生在火星离太阳最近的时候，是温度上升并引起空气和土壤的变化的原因。随着土壤变干，它变得更容易被气流扬起，这是由于温度上升引起的压力变化造起的。沙尘暴导致温度进一步升高，使火星经历着自身的温室效应。

由于季节和日长的不同，人们不禁要想，是否可以开发出标准的火星历法。事实上，这是可以的，但这是一个大的挑战。首先，火星的历法必须考虑到火星独特的天文周期，能像我们自己的非天文周期，如7天一周一样运转。

图解 : 南极仲夏的冰盖（2000年）

设计日历的另一个考虑因素是计算一年中的天数。地球一年的长度是365.24219天，因此日历年包含365天或366天。这样的公式需要被提出以计算668.5921天的火星年。随着人类越来越致力于探索（或者殖民）这颗红色星球，所有这些都会成为一个问题。

相关天文知识

火星，是离太阳第四近的行星，为太阳系中四颗类地行星之一。西方称火星为玛尔斯，是罗马神话中的战神；古汉语中则因为它荧荧如火，位置、亮度时常变动让人无法捉摸而称之为荧惑。火星是太阳系的八大行星中第二小的行星，其质量、体积仅比水星略大。火星的直径约为地球的一半，自转轴倾角、自转周期则与地球相当，但绕太阳公转周期是地球的两倍。在地球上，火星肉眼可见，亮度可达-2.91，只比金星、月球和太阳暗，但在大部分时间里比木星暗。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

3. over the mountains, mountains- universetoday

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