火星，作為我們太陽系中迷人的紅色星球，其運動在夜空中一直令天文學家和業餘觀星者著迷不已。其中一個引人注目的現象就是火星的逆行，即火星在夜空中看起來會暫時向後移動。那麼，是什麼原因導致了這種獨特的行為呢？
答案與行星在太陽系中的運動方式有關。當地球在其軌道上繞太陽運行時，離太陽更遠的火星移動速度較慢。這種速度差異導致了一個錯覺：當地球超越火星時，火星看起來會在夜空中向後移動。這種錯覺被稱為火星逆行。
這篇文章的實用建議如下(更多細節請繼續往下閱讀)
- 當火星逆行時，觀星者可以透過追蹤火星在夜空中逐漸移動的位置，來親身體驗行星運動的規律。
- 對於天文學愛好者來說，參閱哥白尼的《天體運行論》有助於進一步了解火星運動背后的理論基礎，深入認識太陽系的動力學。
- 了解火星運動的原理對於理解宇宙運行和行星之間的相互作用至關重要，有助於培養對天文學的深入興趣和欣賞。
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火星繞日公轉速度較慢
火星是距離太陽第四近的行星，與地球相比，其軌道較大，繞日公轉的速度也較慢。火星繞日公轉一圈所需的時間大約為 687 個地球日，而地球只需 365 天。這種速度差異導致火星在軌道上移動得比地球慢得多。
換言之，當火星和地球處於軌道上相對應的位置時，地球會以較快的速度超過火星。由於我們從地球上觀察火星，因此火星看起來會相對於地球向後移動。這種現象稱為「逆行」。事實上，火星並未真正向後移動，而是一種視覺上的錯覺。當地球超越火星時，火星會出現在地球軌道內側，並且以較慢的速度移動。因此，從我們在地球上的角度來看，火星似乎會向後移動，直到地球再次超越火星為止。
火星逆行的現象每隔15到17個月就會發生一次，持續時間約為兩個月。在此期間，火星在夜空中會出現異常的運動模式，引起天文迷和太空愛好者的關注。
火星繞日公轉速度較慢的現象對於了解太陽系動力學至關重要。它有助於我們理解行星軌道、速度和運動之間的複雜關係，並見證浩瀚宇宙中行星的壯麗舞動。
地球超越火星時
當地球在繞日公轉的軌道上超越火星時，火星看起來會往後走。這是因為地球的公轉速度比火星快。當地球接近火星時，火星看起來會越來越快地朝著與地球公轉方向相反的方向移動。隨著地球繼續超越火星，火星的視逆行速度似乎會越來越慢。最後，當地球完全超越火星時，火星的逆行運動就會停止。以下條列重點說明火星視逆行的過程：
火星為什麼會逆行？. Photos provided by unsplash
逆行的視覺錯覺
當地球超越火星時，火星看起來似乎會往後移動，這種現象稱為逆行的視覺錯覺。這是因為太陽系中的行星並非以相同的速度繞著太陽運行。火星距離太陽比地球遠，因此它的繞日公轉速度較慢。當地球以較快的速度追上火星時，就會產生火星逆行的錯覺。
具體來說，當地球追上火星時，它會先從火星的前面經過，接著會逐漸靠近火星。這時，從地球上觀察，火星會看起來逐漸變慢並開始向後移動。當地球進一步超越火星時，火星的逆行運動會越來越明顯，直到地球與火星之間的距離達到最大。這時，火星看起來會與地球運行方向相反，也就是向後移動。
然而，火星實際上並未改變它的運行方向。它的運動方向始終是順時針繞著太陽公轉。火星看起來會逆行，只是因為地球以較快的速度超越了它，造成的視覺錯覺。
| 現象 | 成因 | 觀察到的現象 |
|---|---|---|
| 逆行的視覺錯覺 | 行星繞日運行速度不同 | 火星從地球前面經過後，逐漸變慢並開始向後移動 |
| 火星實際運行方向 | 順時針繞著太陽公轉 | 火星的運行方向並未改變，只是因地球超越它而造成視覺錯覺 |
火星相對於地球運動緩慢
火星的運動步調與地球大相逕庭，這個差異導致了火星逆行的錯覺。地球繞日公轉軌道半徑約為1.5億公里，而火星的軌道半徑則約為2.28億公里。由於離太陽較遠，火星的公轉速度比地球慢，大約需要687個地球日才能完成一圈公轉。反之，地球只需365天就能完成公轉。
當地球和火星在軌道上同時繞著太陽運行時，地球的較快速度會逐漸追趕上火星。當地球接近火星時，兩者之間的距離會逐漸縮小。由於地球的運動速度較快，因此從地球觀測火星時，會產生火星逆行的錯覺。也就是說，火星看起來會暫時停止向東移動，甚至向西倒退。
這種現象是由於視角的變化造成的。想像兩輛汽車並排行駛在同一路面上，其中一輛汽車速度較快（代表地球），而另一輛汽車速度較慢（代表火星）。當較快的那輛車慢慢接近較慢的那輛車時，從較快車輛的視角來看，較慢車輛會逐漸向後移動。這種視覺上的錯覺與火星逆行的原理相同。
火星逆行現象通常會持續數週至數個月，具體時間長短取決於地球和火星的相對位置。當地球超越火星後，火星將恢復順行運動，繼續向東移動。這個過程會一直持續下去，直到地球再次追趕上火星。
火星的步調與地球不同
火星圍繞太陽公轉的週期約為687天，比地球的365天長，因此火星繞日公轉的速度較地球慢。此外，火星與地球的軌道並不處於同一平面上，因此兩者的遠近距離也會隨著時間而變化。當火星位於太陽與地球之間時，稱為「衝」，此時火星與地球最接近，距離約為5,500萬公里。而當火星位於太陽與地球兩側時，稱為「合」，此時火星與地球最遠，距離可達4億公里。
由於火星繞日公轉的速度較地球慢，因此當地球逐漸接近火星時，火星在夜空中的位置會逐漸東移，也就是順時針移動。然而，當地球超過火星時，火星的移動方向就會發生逆轉，變為西移，也就是逆時針移動。這是因為此時地球的移動速度比火星快，從地球上的觀測角度來看，火星會顯得往後走，也就是出現逆行的視覺錯覺。這種現象通常會持續長達幾個月，直到地球完全超越火星。
值得注意的是，火星的逆行並非實際上火星真的向後移動，而是一種視覺錯覺。火星仍然按照自己的軌道圍繞太陽運行，只是相對於地球而言，它的運動變慢了，因此產生了往後走的假象。
火星為什麼會逆行？結論
綜上所述，火星看起來會往後走，是因為火星繞日公轉的速度較慢，且其軌道與地球軌道並不完全在同一個平面上。當地球超越火星時，由於視覺錯覺，火星會看似向後移動。不過，這只是視覺效果，實際上火星並未改變其運動方向或速度，只是相對於地球的運動緩慢而已。
火星這種看似往後走的現象，提醒我們宇宙運行並非一成不變，而是充滿著變化的。天體之間的相對運動和視覺錯覺，時常帶給我們驚喜和探索的樂趣。下次當你仰望星空，看到火星時，不妨試著回想這趟天體之旅，體會宇宙中無盡的奥秘和奇妙。
火星為什麼會逆行？ 常見問題快速FAQ
為什麼火星會看起來往後走？
因為火星繞太陽公轉速度較慢，當地球超越火星時，火星看起來會逆行移動。
火星一定是往後走嗎？
火星實際上並非往後走，這是地球超越火星時產生的視覺錯覺。
火星逆行會影響地球嗎？
火星逆行對地球沒有任何影響，它只會影響我們從地球上觀察火星時的視覺效果。
