火星沙尘暴真有《火星救援》里的那么猛烈？

昨日，太空科幻大片《火星救援》终于在国内上映了。在电影开篇，宇航员马克・瓦特尼（马特・达蒙饰）与队友刚着陆火星不久，就遇到了一场特大型尘暴，马克不幸被风暴卷起的天线击中，受伤昏迷

昨日，太空科幻大片《火星救援》终于在国内上映了。在电影开篇，宇航员马克・瓦特尼（马特・达蒙饰）与队友刚着陆火星不久，就遇到了一场特大型尘暴，马克不幸被风暴卷起的天线击中，受伤昏迷。那么，真实的火星沙尘暴是什么样的呢，究竟有多强？

不得不说，虽然《火星救援》堪称太空硬科幻的佳作，但这段火星风暴的描写相比现实夸张太多了。

▲2008年3月勇气号拍到的火星上的龙卷风，相比较地球上的龙卷风，火星的龙卷风对地球人没什么破坏力

火星拥有可以席卷全球的沙尘暴，尘暴规模大到一定规模甚至可以在地球上用望远镜观察到。1971年抵达火星的第一颗火星人造卫星水手9号，在进入火星轨道后就发现火星上正在发生全球性的沙尘暴，持续了几个月才结束。勇气号与机遇号也在2007年遭遇了火星全球沙尘暴，太阳能电池阵发电量巨减，火星表面能见度较低，但最终还是度过了这段危险时期，在火星上顽强的生存了下来。

每年火星都会有几场大的尘暴，然后扩展到像一个大洲面积大小的区域并持续数周。比这种年度尘暴规模更大的风暴一般较少发生，但是一旦发生，尘暴的规模是巨大且激烈的，比如席卷火星全球的尘暴。火星全球性尘暴平均每3个火星年（5.5个地球年）发生一次，常见的普通尘暴会成长扩大到全球规模并席卷全火星。

但是在电影《火星救援》里，能够将宇航员陷入险境的尘暴在火星上是不可能真实发生的。即使是火星最大的全球性尘暴也不可能吹翻或扯破主要的机器设备。最强火星尘暴风速的最高值只有96千米/小时，约26米/秒，不到地球上某些台风（中心附近风力达到12级以上）的一半。

把关注点只放在风速上会有些误导，毕竟还有很重要的一点，火星表面的大气密度只有地球的百分之一。打个比方，如果你想在火星上放一只风筝，需要比地球上高很多的风速，才能把它吹上天空。地球与火星沙尘暴最大的区别在于火星大气压很小，大气层稀薄。所以即使以同样的风速吹相同的物体，强度是不同的。

▲机遇号在着陆的第1205、1220、1225、1233、1235个火星日所拍的火星表面照片，显示全球性沙尘暴造成的火星表面能见度变化；最右图片显示当天99%的阳光被尘暴遮蔽

探测器电池板的挑战：

但是火星尘暴并不是无害的。火星的沙尘粒子非常细小且带有微静电，它们会附在任何物体的表面，甚至钻入机器内部会动的物体上，比如齿轮。影片《火星救援》里，马克不得不每天穿着舱外宇航服，用刷子清扫居住舱外太阳能电池阵列上的灰尘。当然，这是有人打扫的情况下，目前火星表面的火星探测器都是无人的。如何设计在火星上使用的机器设备，让火星沙尘尽量不落在机器表面或进入内部，对工程师来说是个挑战。

对火星上的太阳能电池板来说，即使是非常小的沙尘暴，也可能卷起很多沙尘覆盖在电池板上，没有足够的阳光直接照射到面板上也就无法提供充足的电力。如果遇到全球性尘暴，可能会产生一个问题：扬起的沙尘进入大气会降低大气透明度，到达火星地表的阳光也会少很多。《火星救援》的小说里，就有提到马克在一片大型沙尘暴外围注意到天色微弱的变暗，并造成太阳能电池阵发电能力下降的情节。

当最强的全球性尘暴来临时，在火星表面工作的漫游车或着陆器等设备需静静等到尘暴结束，这既是为了节省电池电力，也是为了保护精密的仪器设备。目前仍在火星工作的机遇号，自2004年着陆火星以来，很幸运只在2007年遇到过一次全球性尘暴。当时机遇号关闭了主要仪器，进入低耗电的生存模式数周。

▲2008年火星上发生的一场尘暴使得勇气号太阳能电池阵发电量明显下降，但是祸兮福所倚，火星上的风时常也会吹走电池阵上的沙尘使发电量回升

太阳让火星尘暴再飞一会儿：

全球性的火星尘暴可能会将沙尘完全覆盖电池板，并遮蔽阳光。而太阳辐射还是会抵达火星表面并推动尘暴增强。当它们抵达火星表面后，会加热火星表面的空气，而远离表面的空气依旧较冷。冷热两种空气在一起产生对流，较热的空气会带着表面的沙尘扬起上升，这样引起了更大规模的尘暴。这些可以成长至大洲面积大小的尘暴有时会合并为全球性尘暴，使整个火星表面都扬起沙尘。

火星大型尘暴通常发生在南半球的夏季。和地球一样，火星的季节是因为转轴倾角产生的。但火星的轨道离心率为0.09，地球只有0.02，火星绕太阳的公转轨道没有地球那么圆，因此当火星距离太阳较近时会明显的变热。而这个明显变热的季节正好是火星南半球夏季，此时接收到的太阳辐射比其他季节强，这样星球表面发生尘暴也持续较久，一般在几周到几个月。但是科学家仍不明白为什么全球性尘暴之间会存在数年的间歇期。

从开始在地球上用望远镜跟踪，到太空时代以来发射卫星在火星轨道上拍摄，人类观察火星上的沙尘暴已经超过一个世纪。第一次发现火星全球性尘暴是在1909年，最近一次是在2007年。如今已经8年没有发生全球性尘暴了，这相比较从前已经延迟很久，或许这些年火星表面的安静在预示着一场更大规模沙尘暴的到来。全球性尘暴未来再次出现对地球上的科学家来说，或许是个很好的研究机会，但对在火星上工作了11年的机遇号就不是了。

所以，宇航员登陆火星真正需要担心的不是火星尘暴的猛烈，而是尘暴的规模与持续时间。《火星救援》里马克一个人在火星待了近两年，没有遇到全球性尘暴，也算很幸运了。

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