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火星跟地球的差別？ 發問者：焦糖瑪奇朵 ( 初學者 5 級)
發問時間：2005-10-19 23:12:28
解決時間：2005-10-20 20:47:26
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回答者：Benny ( 初學者 3 級 )
?> 回答時間：2005-10-20 17:21:07
[ 檢舉 ] 火星是從太陽數來第四顆行星，軌道半徑為22,794萬公里 (1.52AU)；直徑為6,794公里；質量是6.4219x1023公斤。
火星自史前時代就已為人所知，直至今日，它仍是科幻小說除了地球以外最常出現的太陽系場景。不過，美國天文學家羅威爾 (Lowell) 在二十世紀初「看」到的火星「運河」(canals)，曾引起多少世人無盡的遐想，如今己確定這真的純屬幻想，事實上並不存在。
最早造訪火星的探測船是1965年美國的水手4號 (Mariner 4)，之後陸續有許多探測船到過火星，包括第一艘登陸的火星2號 (Mars 2)、在1976年登陸的二艘海盜號登陸艇 (左圖)，而在長達20年的中斷後，新一代的探測船火星探路者號 (Mars Pathfinder, MPF) 在1997年4月成功登陸火星 (右圖)。
火星的公轉軌道相當橢圓，這使得火星正對太陽處的溫度在一年之間有很大的變化：在近日點與遠日點之間可以相差到約30℃，這是影響火星氣候的主要因素之一。火星表面的平均溫度約為218K (-55℃)，但實際溫度從冬半球極區的140K (-133℃) 至夏半球向陽面的300K (27℃)，差異相當大。
火星雖然比地球小得多，但其表面與地球陸地可說是大致相同。
除了地球，火星是類地行星中地形最多變的行星，以下是它的一些壯麗地景：
．奧林帕斯山 (Olympus Mons)：是太陽系中最巨大的山，從四周平原算起足足有24公里高，整個火山有500公里寬，單是環繞山邊的峭壁就有6公里高 (右圖)；
．Tharsis bulge：火星表面的巨大隆起，有4,000公里寬、10公里高；
．水手峽谷 (Valles Marineris)：全長4,000公里、深2至7公里的超級大峽谷群 (右圖)；
．Hellas Planitia：位於南半球的撞擊坑，寬2,000公里、深6公里。
火星表面很多地方都非常的古老且多坑洞；但也有很多較年輕的裂谷、山脊、丘陵及平原。
火星南半球主要是古老而多坑洞的高地 (左圖)，有一點像是月球表面；北半球則主要是由相對年輕得多的、高度較低的、地質史更為複雜的平原所組成，而在二區之間似乎有一道高差達數公里的明顯邊界。這種地形上的區分及明顯的邊界究竟是基於什麼原因，目前為止並不清楚，有一種推測認為這是由於火星在形成隨後的一次超級大撞擊事件所造成。目前有一些科學家已開始質疑上述的明顯邊界到底是否存在，火星全球探勘者號 (Mars Global Surveyor, MGS) 或可解答這個議題。
有關火星內部的瞭解只能從其表面資料及整體數據經大量計算得知。火星很可能有一個半徑約1,700公里的核、一個密度較地球地函高的火成岩函及一個薄殼。火星比其它類地行星的密度都來得低，這可能是因為火星核除了鐵質之外，還含有較多的硫化物碎片所致，換句話說，火星核可能是由鐵及硫化鐵組成。
就像水星和月球一樣，火星目前似乎沒有活動中的板塊構造運動，在火星上找不到近代表面水平移動的證據，如地球上常見的褶皺山脈。由於沒有橫向的板塊移動，在火星殼以下的熱點 (hot-spots) 長期在地表固定停駐在一處，再加上火星的表面重力薄弱，這或許就是形成火星表面巨大火山及隆起的原因。雖然火星目前並無火山活動的跡象，但火星全球探勘者號發現的一些新證據指出，在火星地質史的早期可能曾有構造運動，這個發現已引發了科學家拿來與地球比較的高度與趣。
火星表面許多地方有極清楚的侵蝕地形，包括大規模的洪氾痕跡及一些小河系 (右圖)，這說明了火星表面以前必定曾一度有流水，也許有大湖甚至海洋。但這樣的歲月似乎並不長久而且是很久以前的事了，據推估差不多是40億年前。至於著名的水手峽谷則並非由流水造成，它是在 Tharsis bulge 生成時，火星殼被拉張而形成。
火星過去曾經更像地球，它的二氧化碳多被固定在碳酸鹽岩石中，然而由於沒有板塊構造運動，火星並不能像地球一樣將這些二氧化碳釋放回大氣中，因而無法擁有足夠的溫室效應，使得火星就算是位於地球的位置，氣溫還是遠比地球寒冷得多。
火星有一層很薄的大氣，主要由僅餘的二氧化碳 (95.3%) 加上一點氮 (2.7%)、氬 (1.6%) 、微量的氧 (0.15%) 及水氣 (0.03%) 所組成。表面平均大氣壓大約只有7百帕，還不到地球的百分之一，在各地的氣壓變化很大，從最深的盆地底幾乎有9百帕，到奧林帕斯山頂大約只有1百帕不等。雖然只有這一點大氣，卻已經足以產生非常劇烈的強風及塵暴，甚至常常籠罩整顆行星達數月之久！火星大氣的溫室效應僅能使表面溫度提高5K，遠不及金星與地球。
火星的兩極有永凍的冰冠，冰冠主要是由乾冰 (固態二氧化碳) 組成，呈現出由暗色塵沙與冰層交替的層狀結構。在北半球夏季，二氧化碳會自冰層全部昇華至大氣中，只剩下水冰層；但是南極冰冠有沒有水冰層就沒那麼清楚了，因為南極冰冠 (左圖) 的乾冰從未全部消失過。火星冰冠層狀結構的成因尚無定論，也許是因為火星赤道面與公轉軌道面交角的長期變化所致。此外，在較低緯區的表面之下說不定也有水冰的存在。海盜2號登陸艇的觀測數據顯示，火星冰帽大小的季節性變化使得大氣壓力變化幅度可達25%之高！
由哈伯太空望遠鏡 (右圖) 的最新觀測結果得知，海盜任務期間的火星似乎並不是處於典型狀態，目前火星的大氣似乎比海盜號登陸艇觀測的時候更冷、更乾，進一步的訊息可參閱 STScI 網站。
海盜號登陸艇曾做過一些確定火星上是否有生命的實驗，雖然結果略顯含混，但如今大部分科學家都相信這些實驗結果並未顯示出任何火星有生命的證據。在這方面仍有一些爭議，樂觀者指出這些實驗僅僅分析了2個小樣本，而採樣地點也不是很恰當，實驗結果的代表性存疑。未來的火星任務將會進行更多的實驗分析。
另一方面，地球上有少量的隕石 (SNC 隕石) 咸信是來自於火星。1996年8月6日，David McKay 等人發表了第一件在火星隕石中鑑定出有機物的報告，作者進一步指出，這些有機物以及隕石中一些其它的礦物特徵，或許正是火星遠古時代曾有微生物的證據 (左圖？)。
多驚人的宣告！但須特別注意的是，雖然這個證據總是被強調，但其實尚並不足以支持外星生命確實存在的想法。自從這份報告發表以來，又有許多不同結論的相關研究發表。劃時代的宣告總需要劃時代的證據，在我們確信這個劃時代宣告屬實之前，恐怕還有許多研究要進行。
火星沒有全球性的磁場，但在許多區域具有微弱的磁場，這是火星全球探勘者號在剛進入火星軌道數天內就意外發現的，這些區域磁場可能是已不復存在的全球磁場所殘留下來的。這個發現對於火星內部結構以及大氣演化史的相關研究也許會提供很重要的幫助，而後者又可進一步用以研究火星遠古生命存在的可能性。
在晚上，火星是很容易用肉眼觀測的，視地球與其相對位置的不同，它的亮度變化很大。有些網站可以顯示火星及其它行星在天空的現在位置；更多的細節及圖表則可以在一些星圖軟體如Starry Night中找到。
火星的衛星
火星有兩顆小衛星，它們的軌道都很接近火星。兩顆衛星都是在1877年12月間由美國天文學家Hall發現。它們的體積都很小，火衛二甚至是太陽系最小的衛星。
距中心距 半徑 質量
衛星名稱 (千km) (km) (kg) 發現者 日期
------------- -------- ------ ------- ------ ----
火衛一 Phobos 9 11 1.08e16 Hall 1877
火衛二 Deimos 23 6 1.80e15 Hall 1877
火衛一 (弗伯斯) 較大也較接近火星，事實上它是太陽系中最接近行星的衛星，距火星表面只有6,000公里 (左圖)。1971年水手9號 (Mariner 9)、1977年海盜1號及1988年火衛一號 (Phobos) 均曾傳回火衛一的影像；而僅有海盜1號傳回過火衛二 (戴莫斯) 的影像 (右圖)。
火衛一的公轉週期遠低於同步狀態，剛好與月球的情形相反，所以它的軌道會愈來愈低，大約5千萬年後它就會撞毀於火星表面，或是更有可能被分裂成火星環。
火衛一和火衛二的組成可能是富含碳的岩石，與C型小行星類似，然而它們的密度太低，因而不可能純由岩石組成，可能摻雜有水冰。一般公認它們都是捕捉自小行星，甚至有些人認為它們是來自外太陽系而非小行星帶。它們可能是受到木星重力擾動而導致被火星捕捉的。
火星的這兩顆衛星都滿布坑洞。火衛一有一個巨大的 Stickney 撞擊坑，當初這場撞擊必定帶來很大的震憾，火衛一表面上的溝紋說不定也與此有關。火星全球探勘者號新近發現火衛一表面覆蓋了一層約1公尺厚的細塵，與月球表面的風化層相近。
前蘇聯探測船火衛一2號發現火衛一表面有微弱但穩定發散的氣體，可惜在還沒確定其任何性質前，這艘探測船就故障了。火衛一2號曾傳回少許影像 (右圖)。
未來，火衛一和火衛二可能會被當作研究火星的「太空站」或是往返火星的中繼站，尤其是萬一它們真的含有水冰的話就更有價值了。
地球是行星中唯一不是根據希臘/羅馬神話而命名的。 地球的名稱(Earth)是根據古老的英文及德文而來。當然，在 其他的語言中，地球還有數百個不同的名字。在羅馬神話中，地球之神是 特拉斯(Tellus) -肥沃的土壤 (希臘文: 蓋亞Gaia, 大地的主宰 -地球之母)。
直到哥白尼Copernicus (十六世紀)之前，人們還不知道地球只是一顆行星。
地球當然是可以不用太空船而直接用肉眼觀察。但是一直到二十世紀之前，我們都從未能夠擁有一張完整的行星地圖，從太空中拍攝行星照片被認為是一件非常重要的事，例如它們在天氣預報上就幫了大忙，特別是在追蹤和預測颱風的動向上，而且這些圖片都非常漂亮。
地球的內部可以根據化學組成與地震波的特性分成下列幾層 (深度單位是km):
0- 40 地殼(Crust)
40- 400 上部地函(Upper mantle)
400- 650 過渡帶(Transition region)
650-2700 下部地函(Lower mantle)
2700-2890 (D'' layer)
2890-5150 外地殼(Outer core)
5150-6378 內地殼(Inner core)
地殼的厚度一般認為並不一致，它在海洋底下較薄而在陸地之下較厚。內地核和地殼都是屬於固體，而外地核及地函則是屬於塑性和半流體的性質。地球內部不同的分層是根據地震波資料所畫分出的不連續面(discontinuities) ，其中最被人熟知的是位於地殼與上部地函分界的莫式不連續面(Mohorovicic)。
地球的大部份質量位於地函，其餘部份的質量則幾乎集中在地殼，而我們所居住的部份僅僅只佔所有直量的一小部份。(以下質量的單位為kg)
大氣 = 0.0000051
海洋 = 0.0014
地殼 = 0.026
地核 = 4.043
外地核 = 1.835
內地核 = 0.09675
地核可能大部份是由鐵(或是鐵/鎳)所組成，可能也包含了一些比較輕的原素在其中。地核中心的溫度可能高達7500K， 太陽(Sun)的表面還要熱。 下部地函可能主要是由矽、鎂、氧和一些鐵、鈣、鋁所組成，上部地函則可能主要由橄欖石olivene 和輝石pyroxene (鐵、鎂質 矽酸鹽類silicates)以及鈣、鋁所組成。我們所知道的這些大多是根據地震波的技術，或是從火山口採取那些來自上部地函的熔岩標本，而地球內部的大半部分迄今仍然是無法直接到達。地殼的主要組成則是石英quartz (二氧化矽)和其他像是長石feldspar等的矽酸鹽類。整體來說，地球的化學組成(重量百分比)是:
34.6% 鐵Iron
29.5% 氧Oxygen
15.2% 矽Silicon
12.7% 鎂Magnesium
2.4% 鎳Nickel
1.9% 硫Sulfur
0.05% 鈦Titanium
地球是太陽系中密度最大 的主要星體。
其它類地星體的構造與組成除了一點點地不同之外，應該是相當類似的，其中：月球 的核心最小、 水星 有一個非常大的核心(相對於它的直徑來說)、火星 和月球的地函相當地厚、水星和月球可能都不具有一層不同化學組成的地殼、地球也許是唯一具有外地核與內地核差異的一個。不過我們要注意的是，所有關於行星內部的知識大多屬於理論上的推論，甚至包括地球在內都是。
不同於其他的類地 行星，地球的表面可以區分為好幾個不同的板塊，並且各自獨立地漂浮在熾熱的地函之上，這個理論被我們稱之為板塊構造學說(Plate Tectonics)。板塊構造學說的特點可以分成兩個主要的作用：張裂和隱沒。張裂作用發生在兩個版板塊互相遠離時，從底部湧升的岩漿形成了新的地殼；隱沒作用則發生在兩個版板塊互相碰撞的邊緣，其中一個版板塊潛入到另外一個版板塊之下，然後在地函中逐漸消滅。在板塊的邊界上同時也會有一些交錯的運動(例如位於加州的聖安得列斯斷層the San Andreas Fault)，或是大陸之下的板塊彼此之間互相碰撞(例如印度和歐亞大陸)。目前地球表面有七個主要的板塊：
北美板塊 - 北美，北大西洋和格陵蘭
南美板塊 - 南美和西南大西洋
南極板塊 - 南極和"南大洋(Southern Ocean)"
歐亞板塊 - 東北大西洋，歐洲和亞洲(除了印度以外)
非洲板塊 - 非洲，東南大西洋和西印度洋
印度-澳洲板塊 - 印度，澳洲，紐西蘭，以及大半的印度洋
太平洋板塊 - 大部份的太平洋 (以及加州南岸)
除此之外有還大約二十個以上的小板塊，像是阿拉伯板塊、寇克斯(Cocos)板塊、那斯喀(Nazca)板塊和菲律賓板塊等等。由於地震普遍地發生在板塊與板塊的邊界上，因此只要把地震發生的位置點出來，就不難觀察出板塊邊界所在的位置。(右圖)
地球表面仍然非常年輕。經過短暫地(相對於天文學上的標準)五億年以來，侵蝕作用和板塊運動消滅(同時也再造)了大部分的地球表面，於是也幾乎消除了地球早期歷史的所有痕跡(像是隕石坑的痕跡)，因此地球極早期的歷史都被消除了。地球形成至今已經4.5到4.6十億 年，但是目前已知最老的岩石大約是四十億年，而且超過三十億年的岩石就已經非常稀少了。最早的生物化石大約有三十九億年之久，但是我們至今仍然沒有任何紀錄可以顯示生命起始的關鍵時間究竟是什麼時候。
地球的表面有71%的 水覆蓋著，是唯一一顆表面具有液態水的行星(不過在泰坦Titan's 衛星的表面可能也有液態的乙烷ethane或甲烷methane存在，而歐羅巴Europa 衛星的表面之下則可能有液態水的存在)。當然就我們所知，液態水是生命所必須的重要原素之一，而海洋高比熱的特性對於穩定地球表面溫度也是功不可沒，液態水同時也是造成地球表面陸地發生風化和侵蝕作用的主要動力，這再今天的太陽系來說已經是獨一無二的了(雖然風化和侵蝕作用可能曾經在火星上發生過)。
地球的大氣有77%的氮(nitrogen)， 21%的 氧(oxygen)和少量的气亞(argon)二氧化碳及水氣。在形成地球的當時，大氣中可能曾經含有非常大量的二氧化碳，但是這些二氧化碳全被固定到了石灰岩(carbonate) 之中，部分被融解到海水裡面而由植物所利用。現今的板塊運動及生物作用維持了二氧化碳在大氣中含量不斷地下降又回升，這一小部分存在於大氣中的二氧化碳量，藉由溫室效應(Greenhouse effect)的作用，對於維持地球表面溫度扮演著非常重要的角色。溫室效應的存在使得地球表面平均溫度可以上升約攝氏35度(從攝氏零下21度提升到令人舒適的14度)，如果沒有這個作用的存在，那海洋將會凍結，而生命將不可能存在。
就化學上的觀點來說，自由氧的存在是非常令人驚訝的，由於氧是一種活性很強的氣體，所以在"正常"環境中，氧會迅速地與其他原素結合。而大氣中的氧是由生物作用所製造並維持的，因此若是缺少了生命的存在，就不可能有這些自由氧了。
由於地球與月球的 交互作用 減緩了地球的自轉速度(大約每一百年慢千分之二秒)，j目前的研究顯示九億年前的一年有481天，每天18小時。
地球外地核的電流產生了一個不大不小的地磁場，由於地磁場、地球大氣和太陽風(solar wind)的交互作用產生了 極光auroras (參閱 星際介質Interplanetary Medium)。由於這些現像的不規則性，造成磁極(magnetic poles)在地球表面移動，甚至完全反轉reverse 過來，像目前的地磁北極就位於北加拿大。(The "geomagnetic north pole" is the position on the Earth's surface directly above the south pole of the Earth's field; see this diagram.)
地磁場與太陽的交互作用還形成了范艾倫輻射帶(Van Allen radiation belts)。那是一個環繞在地球周圍的軌道，外觀像是一對甜甜圈的樣子，環內捕捉了離子化的氣體(或是電漿plasma)。其中外圈的環帶從距離地表19,000km延伸到41,000km的高空，內圈的環帶則介於高度13,000km到7,600km之間。
地球的衛星
地球只有一個天然的衛星，月球(Moon). 但是：
有數千枚人造衛星被放置在地球周圍的軌道上。
小行星3753 (1986 TO)與地球之間有著非常複雜的軌道關係，所以我們用"伙伴"這個名詞。這個情況有點類似 土星(Saturn)的衛星珍娜斯(Janus) 和伊帕美斯(Epimetheus)之間的關係。
里力斯(Lilith) 並不存在，但那是個很有趣的故事。
距離 半徑 質量
衛星 (000 km) (km) (kg)
--------- -------- ------ -------
月球（Moon） 384 1738 7.35e22
更多關於地球及月亮的資料
更多的 地球影像 及影片
來自 亞歷桑納州立大學（ASU）
來自 Los Alamos 國家實驗室（LANL）
地球內部 (Rosanna L. Hamilton at LANL)
來自 噴射推進實驗室 （JPL）
來自 地區行星影像工坊（RPIF）
來自 星星資料庫（StarDate）
來自 國家太空科學資料中心（NSSDC）
美國地質調查所（USGS）
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開放性議題
我們對於地球內部所有的知識，都是來自於非常間接的資料，究竟我們要如何得到更多的資訊呢？
如果撇開太陽"常數"(solar "constant")確實在增加的現象不看，地表溫度在過去數十億年來的變化仍舊相當穩定。目前最佳的理論解釋此一象認為，由於大氣中二氧化碳量的改變，調節了溫室效應 的進行所致。但究竟是如何進行的呢？在蓋亞假說(Gaia Hypothesis)中主張是由生物圈的活動調解了這個現象。更多關於金星(Venus)和火星(Mars)的詳細資料則提供了不少的線索。
在地球大氣層最終成為像金星那樣結局之前，我們還能"傾倒"多少的二氧化碳進入大氣層呢？ 相關詞：
火星mars樂團
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回答者：PP ( 初學者 4 級 )
回答時間：2005-10-19 23:52:09
[ 檢舉 ]
火星:
火星的赤道直徑6794公里，約比地球小一半，質量是地球的0.107倍。它的公轉軌道與黃道面的傾斜角約1.85度，公轉恆星週期為686.98天。與地球的會合週期為779.94天，在地球與各行星的會合週期中是最長的。在一個會合週期內，我們從地球上觀測其視行運動，在天球座標上有約70天的逆行現象，移動接近18個弧度。火星的軌道偏心率為0.0935，在各行星的橢圓軌道形式中是偏大的，使得在近日點與太陽間的距離約為1.381AU，遠日點時則約為1.666AU，兩者差距達0.285AU。
火星的地表以地球的標準來看，基本上是一冰冷荒涼的世界，雖然有一個稀薄的大氣，但地面氣壓僅約在6－7百帕左右，遠小於地球（地球的地面平均氣壓為1014百帕）。但由於有大氣層，所以在火星上還是有一些明顯的天氣現象（如雲，風場，沙塵暴等）。其中地面的平均風速隨季節而有所不同，以海盜一號與二號太空船的地面觀測來看，在夏季約為2-7m/s，冬季則約為5-10m/s，有沙塵暴時，風速甚至可達17-30m/s。火星大氣中絕大部份是二氧化碳（約95%），因而在大氣中也有微弱的溫室效應（greenhouse effect）。
火星的赤道面與公轉軌道面有25.19度的夾角，所以在一個"火星年"中隨著太陽照射角度的不同，在地面上還是有季節特徵。但由於平均距離太陽約地球的1.5倍，再加上大氣層較薄，所以溫度相對於地球是較低的，平均地面溫度約在210° K左右（地球為288° K）。在夏季，平均溫度方可達水的凝固點約在273° K以上，但冬天於極地的溫度甚至可下降到150°K。由於低溫與低壓，水在火星上多是以固態形式存在，集中在南北兩極，形成明顯的極冠。
火星的極冠主要是由固態二氧化碳、固態冰與灰塵所組成，北極極冠的所在地為平原，南極的極冠則位於高地之上。火星當逐漸運行至遠日點附近時，太陽直射火星的北半球（此時北半球為夏季），在太陽輻射作用下，北極的極冠具有相當明顯的季節性，極冠中固態的二氧化碳被昇華，離開極冠回到大氣層中，使其外觀上變小（此時主要組成為冰雪）。而火星運行至近日點附近時，此時北半球為冬季，二氧化碳再被凝固在極冠中使其變大。至於南極極冠亦同樣的有明顯的季節變化，所以火星上季節的年變化，從兩極極冠的消長即可看出。
火星的表面充滿（隕石）坑洞、熔岩平原、巨大火山及峽谷。相對於地球，火星的地表沒有明顯的板塊結構與運動，地殼現今是靜態的，多是粗糙的坑洞表面，不像地球有由板塊運動造成連結的山脈與洋脊等的地型特徵。火星的的地型結構中有一項明顯的特色，就是隕石坑，大多數（隕石）坑洞高地是密集的分佈在的這南半球大部份地區與北半球部份地區（經度330°附近），海拔高度約在1至4公里間；而在北半球所見多是熔岩平原。南北半球兩者間會有如此的差異，其原因可能是在約38億年前，南半球曾受到隕石群的撞擊過，這一點與我們的月球之部份特徵類似。在火山部份中較特別的是奧林帕斯（Olympus）火山，其高度達24公里，基部寬約550到600公里，不但是火星上最巨大的火山，也是太陽系中最高的火山。此外從火星上火山口附近的隕石坑未被火山熔岩淹沒可看出，火星上的火山已經很久沒有明顯的活動。
火星沒有磁場，核心成分可能是硫化鐵（iron sulfide），而地殼則是由矽酸鹽（silicate）所構成。由於其土壤成分為氧化鐵（iron oxides），所以這個行星外觀看起來是帶紅色的。
地球:
你知道的。 參考資料：
http://e-service.cwb.gov.tw/docs/V3.0/astronomy/special/solarsys/mars.htm 1
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