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在火星上体验沙尘暴是什么感受？

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 

多年来，从埃德加•赖斯•巴勒斯到C•S•刘易斯，无数科幻作家都在想象人类登上火星将会是什么景象。在地球人即将在2030年代登陆这颗红色星球前，科幻作家对这一景象的描述变得越来越符合火星上的真实情况。

10月即将上映的科幻大片《火星救援》改编自美国小说家安迪•威的《The Martian》。在小说里，宇航员马克•沃特尼和他的同事们在降落火星不到一周即遇到了一场猛烈的沙尘暴袭击，巨大的风暴将天线从设备上扯下，并摧毁了宇航员的部分营地。

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。

2008年3月15日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

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。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。

沙尘对太阳能电池板同样是个大问题，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。在《火星救援》里，宇航员沃特尼每天都花部分时间扫除太阳能电板上的沙尘，以确保设备的供电。这可能是未来在火星上的宇航员每天不得不做的事情。

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，就有提到沃特尼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。