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火星とは？

[ 269] 火星接近2005年10〜11月：国立天文台
[引用サイト]　 http://www.nao.ac.jp/phenomena/20051030/index.html

火星の接近について ｜ 今回の接近は ｜ 火星の模様 ｜ 火星を探してみよう ｜ 模様を観察するには ｜ どんな模様が見えるか ｜ 関連情報
2003年には火星の接近がたいへんな盛り上がりを見せましたが、今年も10月から11月頃にかけて火星が地球に接近します。
そこで、国立天文台では5回目となるキャンペーンとして「火星接近！模様が見えるかな」キャンペーンを企画しました。10月29日の夜から11月7日の朝までの間に火星を望遠鏡で観察して、表面の模様が見えたかどうかを、報告ページを使って国立天文台に報告してください。携帯電話を使って、火星を見たその場で報告することもできます。報告をいただいた方には、ささやかなプレゼント画像を用意しています。
キャンペーン期間以前に見たときのことを報告していただいても結構ですし、何度も見た方は何度も報告していただいて構いません。
報告をいただく項目は、「見た日付」「模様が見えたかどうか」「どんな望遠鏡で見たか」「都道府県」「今まで何回火星の模様を見たか」などです。
各地の天文施設では、施設の望遠鏡を一般の方に公開するなど、火星接近に関連したイベントが開かれています。この機会に、お近くの天文施設に足を運んでみてはいかがでしょうか。
また、生命の存在に関するニュースを始めとして、火星は次々と新しい話題を提供しています。本を読んだり、プラネタリウムに行ったりして、火星について事前に予習をしておくと、火星を見たときに想像が広がり、より楽しめるのではないでしょうか。
報告受付は終了しました。ご協力ありがとうございました。下記のリンクから、の集計結果をご覧になれます。→ 集計結果へ
携帯電話用のキャンペーンページへは、 http://www.nao.ac.jp/i/ からアクセスしてください。
地球は太陽のまわりを約365日で一周しています。（この運動を「公転」と呼びます。）一方火星は、地球よりひとつ外側の軌道を、約687日で一周します。火星よりも地球のほうが軌道を回る速さが速いため、地球は火星を追い越してひとまわりしてから、また火星に追いつくということを、繰り返しています。地球が火星に追いついてから、ひとまわりしてもう一度火星に追いつくまでには、平均すると約780日（約2年2ヶ月）かかります。（この周期のことを「会合周期」といいます。）この周期で、火星と地球は接近を繰り返しているのです。
地球の軌道はかなり円に近いのですが、火星の軌道は少しつぶれた楕円形をしています。また、会合周期がちょうど2年でなく余りの2ヶ月があるために、火星と地球が接近する位置は毎回ずれていきます。そのため、火星が太陽に近いときに地球との接近が起こると地球との距離が近くなり、火星が太陽から遠いときに地球との接近が起こると、地球と火星との距離はそれほど近くなりません。いちばん近い位置での接近で5500万キロメートル程度、いちばん遠い位置で接近が起こると、9900万キロメートルにもなり、接近距離にはおよそ2倍の差があります。
火星の接近というと、最接近の日ばかりが話題になりますが、最接近前後の数週間は、地球と火星はほとんど同じ方向に並んで進んでいるため、しばらくは接近した状態が続きます。
前回の接近（最接近日2003年8月27日）では、火星の軌道が太陽にいちばん近くなる付近で火星と地球が接近したために、5576万キロメートルとたいへん短い距離での接近となりました。今回の接近では、そこまで近い距離にはなりませんが、それでも6942万キロメートルまで接近します。次回の接近以降しばらくは、火星の軌道が太陽から遠いところでの接近が続き、今回の接近より短い距離で火星が地球に接近するのは、2018年を待たなければなりません。
前回2003年の接近では、視直径（見かけの直径）は最大25.13秒角まで大きくなりました。今回の接近でも、視直径は20.18秒角と、かなり大きく見えます。
火星の表面には色の薄い部分と色の濃い部分があり、それが模様を形作っています。この模様は、木星の模様のようなガスによる模様ではなく、火星の固体の表面にある模様ですので、形を変えることはなく、火星の自転につれて刻々と回転していきます。模様自体は変化しないのですが、火星には大気があるため、そこで起こるダストストーム（砂嵐）などによって模様が薄くなったり、見えなくなったりすることがあります。
また、火星の極地方には、極冠と呼ばれる白い部分があります。極冠は、主に二酸化炭素が凍ったものだと考えられていて、季節による温度変化によって蒸発したり凍ったりするために、大きくなったり小さくなったりします。今回の接近の時期は、火星の南半球の季節が夏と秋の間にあたり、南極冠がいちばん小さくなる時期です。南極冠は完全に消えることはありませんが、望遠鏡などの条件によっては、小さすぎて確認することができないかもしれません。反対に北極冠は大きくなる時期ですが、今回の接近時には南極が地球に向かう方向に火星の自転軸が傾いていますので、北極を観察するには不向きな時期です。
まず、肉眼で火星を探してみましょう。9月にはもうマイナス1等級の明るさになっています。赤く明るく輝いてたいへん目立つため、ほかの星と見間違えることはないでしょう。
図は、10月15日頃であれば午後9時頃、10月30日頃であれば午後8時頃、11月15日頃であれば午後7時頃の東の空を表したものです。この時刻に東の空を見て、赤くてとても明るい星が見つかれば、それが火星だと思って間違いありません。近くには、やはり赤くて明るい、おうし座の1等星アルデバランがありますが、火星のほうがはるかに明るく見えます。（図をクリックすると、大きい図が表示されます。）
図を見るとわかるように、火星は星空の中を、わずかずつ移動しています。これは、地球と火星がどちらも太陽のまわりを回っていて、お互いの位置関係が変わっていくためです。まわりの星との位置関係をよく観察して、毎日の位置を星空の図の中に書き込んでいき、火星の移動を自分で捉えてみるのも面白いでしょう。
今回火星は地球にかなり接近しますので、望遠鏡をお持ちの方は模様の観察にチャレンジしてみてください。「かなり接近する」と言っても、望遠鏡で火星を見ると、ずいぶん小さいという印象を受けるのではないでしょうか。今回の接近では火星の視直径は20秒角をわずかに超えますが、それでも、木星の視直径の約半分程度だということには注意してください。
望遠鏡で見るときには、倍率を高くすればするほど模様が細かく見えるようになるのかというと、そうではありません。望遠鏡の性能は口径（レンズや鏡の直径）によってほぼ決まり、それ以上倍率をかけても天体の像が暗くぼけるばかりで細かい部分が見えてこない、限界の倍率というものがあります。一般的には、口径をセンチメートルで表した数字に20をかけた（例えば、口径6センチメートルの望遠鏡であれば120倍）程度が限界の倍率といわれています。
望遠鏡が手近にない方は、身近な天文施設が催すイベントに参加するのはいかがでしょうか。どの天文施設がいつどのようなイベントを計画しているかについては、このページの最後で提供しています「関連情報」を参考にしてください。
どんな望遠鏡を使って火星を見るにしても、最初は模様がほとんど見えないかもしれません。望遠鏡を通して模様を見ると、大望遠鏡が撮影した写真とは違って、模様は大変淡く見えます。その淡い濃淡を捉えるためには目を慣らすことが必要です。小望遠鏡でも、模様が見えないからといってすぐにあきらめず、何度も繰り返してチャレンジしてみましょう。そのうちに見えるようになるはずです。
また、大気の細かい屈折のために、火星の表面が、水の中を覗いているように揺れて見えることも、模様を見えづらくする原因のひとつです。しばらく望遠鏡を覗いていると、ある時ほんのわずかの間大気の揺れが小さくなることがあります。天文施設の望遠鏡では、ひとりであまり長い間望遠鏡を覗いているわけにいきませんが、自分の望遠鏡で火星を見ているときには、このような瞬間を待ってみることも、模様を捉えるのに効果があるかもしれません。
火星は、地球の1日よりわずかに長い時間（約24時間40分）で自転しています。ですから、何日の何時に火星を見るかによって、見える模様は変わります。
以下の一覧は、それぞれの日のそれぞれの時刻に見える模様の目安を示しています。あくまで目安ですので、あまりこの絵にはとらわれないようにしてください。また、望遠鏡の種類や望遠鏡を覗く方向によって、上下左右が違ったり、像が裏返しになったりすることがありますので注意してください。

 

[ 270] 火星リンク集
[引用サイト]　 http://astro.ysc.go.jp/mars-links.html

プラネタリウム「火星大接近」 ／ 火星イベント情報検索 ／ 火星儀を作ってみよう！ ／ 火星位置つき星座早見盤
火星の自転周期は約２４時間３７分なので、毎日同じ時刻に観測すると、前日よりも約９度東の面が見えていることになります。４０日たつとまた同じ面を見るわけです。
肉眼で見る満月の大きさが角度の約０．５度です。１度は３６００秒ですから満月の大きさは約１８００秒ということになります。７月下旬〜１０月はじめ（角度の２０秒以上）の火星を百倍の倍率で見ると、肉眼で見る月の大きさ以上に見えるわけです。表面のかすかな
しかも金星はこの時期、太陽の近くに見えるため、観望に適しません。したがって、この期間中、月をのぞき、火星は夜空で最も目立つ天体となっているわけです。
２００１年６月２２日０７時５６分には、火星が地球に６７３４万ｋｍまで接近していました。地球から見た火星の大きさは、角度の２０．８秒でした。
７月１７日１７時００分頃、地球の中心から見て、月と火星が、角度の０度１９分まで接近しました。この頃、中南米を中心とした地域では、火星が月にかくされる「火星食」が見られました。
左の２つの写真は、当日フロリダから撮影されたものです。日本では、１７日の深夜近く、南東の空の月の右側に火星が見えていたでしょう。
８月１４日０１時頃、地球の中心から見て、月と火星が角度の１度４４分まで接近します。東京・横浜からはこの頃、１度０７分まで接近して見えるでしょう。（その頃の月と火星（REDSHIFT3による作図））
９月９日２０時５８分頃、地球の中心から見て、 月と火星が角度の１度９分まで接近します。東京・横浜からは、２０時４０分頃、月の南、角度の２１分の位置に火星が大接近しているでしょう。
シミュレーション動画（REDSHIFT3による））この頃、北東シベリア地域では、火星が月にかくされる「火星食」が見られます。
１０月７日０１時頃にはニュージーランド・南極方面で火星食になります。この頃、日本では西南西の低空に月と火星が並んで見えるでしょう。
（10月7日00時の月と火星・同じく02時の月と火星。いずれも横浜・東京付近から見たようす。REDSHIFT3で作図）
東京・横浜では０２時２０分頃、１度１３分（月の縁からは１度足らず）の角度まで接近していますが、すでに沈む時刻となります。（シミュレーション動画）
日本から火星食が見られるのは（前回2002年12月30日同様白昼ですが）２００７年４月１４日になります。（東京・横浜での様子）
火星食は平均して年に２回ほど起こっているのですが、そのときごとに、見られる地域が限られていますし、見られる地域であっても昼間の現象であったり、空低くでの現象であったりで、好条件で見られる機会がなかなかありません。
流れている川の底の石が揺らいで見えるように、上空大気や観測地周囲の空気が安定していないと、望遠鏡で見た星像がゆらいでしまい、火星表面の模様もあまり判別できないことがあります。（参考資料）
２００３年最接近時の火星の明るさはマイナス２．９等（１等星の３６倍！）になります。赤みを帯びたその明るさは、肉眼でも「火星大接近」を感じるほどでしょう。（表の右から２番目が明るさ（等級）です）
１７１９年の大接近時には、その明るさや赤い色が人々に災害の前兆を連想させ、パニック騒ぎがあったということです。今回もこのときとほぼ同じ明るさになります。（資料）
比較的小型の望遠鏡でも確認しやすいのが、「大シルチス」という暗い大きな模様です。火星が舌を出しているような印象です。（火星の自転にともなって移動する「大シルチス」）「大シルチス」が見やすい日時を調べてみましょう。
オランダの天文学者ハイゲンスが１６５９年１１月２８日に記録した火星にも「大シルチス」と見られる模様があります。火星の自転に伴ってこの模様が移動していくことをハイゲンスは観測し、火星のおよその自転周期を求めました。（資料：１
このページの最後のほうに1659年にハイゲンスが記録した火星スケッチがあり「大シルチス」と見られる模様がわかります）
現在使われている火星の地名の多くが、１９世紀後半に活躍したイタリアの天文学者スキヤパレーリの命名によるものです。古い地名や神話に基づいた命名でしたが、「大シリチス」(Syrtis Major) の名は、リビア北部のスルト(Surt)湾、別名シルテ(Sirte)湾の古い名称シルチス（シルティス）湾に由来しています。（資料：
２００３年の火星接近時には、火星の向きから、南極冠が見やすい状態になります。最新の観測報告でも、南極冠がわかるでしょう。ハイゲンスが１６７２年９月の大接近時に初めて南極冠を記録しています。（資料）
火星表面で、細かい砂塵におおわれているところは明るい色で見えていますが、暗い色で見えているところはどんなところなのでしょう？
このページで調べてみますと、玄武岩(Basalt)、安山岩(Andesite)、赤鉄鉱(Hematite)など、岩石が露出しているところが、暗い色で見えているようです。
多くの砂嵐は、南半球が春〜夏を迎えた頃に起こっています。その頃の火星は、軌道上太陽に近いところにあり、火星の南半球はより多くの太陽熱を受けます。
でさらに大量の塵が舞い上がり、それが太陽光を吸収して周囲の大気をさらに暖め....といった調子で砂嵐が発達するのではないか、という説がありますが、火星の気象についてはまだよく解明されていません。
２００１年６月２２日０７時５６分には、火星が地球に６７３４万ｋｍまで接近していました。地球から見た火星の大きさは、角度の２０．８秒でした。
このように、約２年２カ月ごとに、地球と火星が接近します。火星の軌道が（惑星にしては）かなり楕円なので、その軌道上のどこで地球とならぶかによって、うんと近づく「大接近」（およそ５５００万ｋｍ）になったり、距離をおいて近づく「小接近」（およそ１億ｋｍ）になったりします。
「火星と地球が並ぶようになる周期（火星と地球の会合周期といいます）」は約７８０日（約２年２カ月）です。これを７回くりかえすと、１５年ちょうどにちかい！ つまり、大接近として並んだところにだいたいもどってきます。
８回くりかえすと、１７年ちょうどにもちかい！ したがって、大接近から１５年あるいは１７年後にまた大接近になるわけです。（グラフ参照）
次回の大接近をさがしてみましょう。次回は２００３年＋１５年＝２０１８年に大接近することがわかります。
正確には、１５年は、火星と地球の会合周期（７７９．９４日）の７倍よりわずかに長いですし、１７年は、会合周期の８倍よりわずかに短いです。したがって、１５年周期と１７年周期をうまく組み合わせると、もっと会合周期の倍数に近くなるでしょう。つまり、軌道上のほぼ同じ場所で地球と火星が並ぶようになるわけです。
軌道上のほぼ同じ場所で火星と地球が並び、２００３年８月の大接近と極めてよく似た大接近になるのは２８４年後の２２８７年８月２９日です。その時の接近距離は２００３年よりもさらに約７万ｋｍ短くなります。さらにその２８４年後の２５７１年８月３０日にも、２００３年時より約５万ｋｍ近い接近となります。
（紀元前４７１１年〜紀元４９９９年までの火星接近表をよく見ますと、大接近・小接近の日付が、年代とともに遅くなっていく傾向がわかります。これは、日常使っている暦の１年では、太陽を正確に１周するのに少し足らないこと（したがって、１周ちょっと前から新年が始まる）、そして、他の惑星の重力の影響で、火星の楕円軌道の向きも次第に変わっていくこと、のためです）
「火星と地球が並ぶ」（地球から見て、太陽と反対方向に火星が来る）日時と、火星が地球に最接近する日時は、正しくは一致しません。これは地球と火星（とくに火星）の軌道が円ではなく楕円であるためです。いったん火星と地球が並んでも、さらに火星が太陽に
近づいていく場合には、遅れて地球と最接近しますし、逆に火星が太陽から遠ざかっていく場合は、火星と地球が並ぶ前に最接近を迎えるわけです。８日ほど違うこともあります。
左の図を見ますと、２００３年の大接近（曲線右端）を上回る、距離が短い接近は、約６万年前になると起こっていたことがわかります。（関連グラフ）
２００３年８月２７日１８時５１分、火星の中心と地球の中心の間は５５７５８００６ｋｍまで接近します。ベルギーの天文計算家ジャン・メイアスさんは、地球軌道と火星軌道それぞれの離心率の変化を過去・未来それぞれ１００万年にわたり計算した結果、火星軌道と地球軌道の最接近距離は今後しだいに短くなる傾向が続き、紀元２万５千年頃には、火星軌道と地球軌道が約５４０５万ｋｍまで接近することがわかりました。また、２００３年８月２７日の火星-地球の接近距離は、過去約７３０００年のなかで最も近づく距離である、という見積りを示しました。(Jean Meeus, "More Mathematical Astronomy Morsels" Willmann-Bell,Inc., 2002)
メイアスさんのそうした内容が書かれた著作が刊行された後、メイアスさんは、イタリア・ナポリ大学のアルド・ヴィタグリアーノさんに、精密な計算を依頼しました。２００２年４月、ヴィタグリアーノさんは精密な計算の結果、過去に２００３年の接近距離よりも火星が地球に近づいたのは紀元前５７６１７年９月１２日（時刻は力学時、日付はユリウス歴）であるという結論を出しています。接近距離は５５７１万８千ｋｍということです。
この計算結果は、現在最も信頼できるものとして他の研究者からも評価され、広く引用されるようになりました。
なお、ヴィタグリアーノさんによると、地球と月を２つの天体として区別しないような簡略化した計算をしてしまうと、紀元前５７５３８年に２００３年より接近していた、という誤った結果がでることもわかったそうです。
最接近の頃の地球と火星の配置を見ますと、観測地点が真夜中頃（太陽とは反対方向）になると、火星により近くなることがわかります。
１カ月間のグラフではわかりませんが、下旬だけのグラフでは、地球の自転にともなって、観測地点が火星から遠くなったり近くなったりするようすがわかります。地球の自転によって観測地点と火星との間の距離が変わる量は、せいぜい地球の直径（約１．３万ｋｍ）程度です。これは、５５７５万ｋｍという接近距離の１万分の２くらいの変化にしかなりません。したがって、地球上の場所の違いで火星がより大きく見える、ということは現実問題として、ないことになります。
光（電波も）は１秒間に約３０万ｋｍ進みますから、今回の大接近時の火星を見るとき、約３分前に火星を出た光を見ていることになります。
右の図は２００３年８月２７日０９時〜２４時の東京・横浜-火星間距離の変化。（９時からの経過（分）が目盛ってあります）
（大接近と小接近との間の距離で接近する）中接近となる２００５年の火星も、２００３年大接近の火星の８０％の大きさに見えますから楽しみです。次回の大接近は２０１８年で、２００３年の大接近の火星の９７％の大きさ、つまりほぼ同じ大きさに見えます。（天体の見かけの大きさ（角度）を視直径といいます）
2003年火星と地球の軌道運動（AVI動画 3.7MB 最接近時の8月27日と1980年2月26日の小接近時を比べてみましょう）
星座を背景とした2003年の火星の動き（AVI動画 8.9MB）１週間毎の位置マーク入り（AVI動画 3.0MB）
2003年5月8日22時に、火星周回軌道上のマーズ・グローバル・サーベイヤーから撮影された地球と月。もともとの画像が白黒なので、色彩をつけるため、マリナー１０号による地球・月の画像が参考にされました。撮影時の火星から地球までの距離約１億３９００万ｋｍ。
２００３年６月〜７月、ヨーロッパとアメリカがあいついで火星探査機を打ち上げました。年末から１月にかけては、４つの探査機が火星上空からと火星表面で探査を開始します。
すでに火星周回軌道上で活動中の２つの探査機とともに、合計６つの火星探査機が火星で活躍することになります。
2003 Mars Apparition （ポルトガル天文協会メンバーの２００３年の観測から作成された火星の地図）
火星くるくる（日付・時刻を指定すると、そのときの火星を表示するパソコンソフト。AstroArtsページ）
比較的見つけやすいのは、まぶしい火星から衛星が離れて見えるときで、フォボスは火星の縁から火星１個分、ダイモスは火星３個分ほど離れたところに見えます。

 

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