「你不會是火星來的吧？」這句話想必很多人都不陌生，曾幾何時這也是嘲諷一個人跟不上時代潮流的一句流行語。

可你知道嗎？還真的有一種特殊的東西，穿越浩瀚的宇宙，從火星發出信號來到地球，它的名字叫做火星弓激波。

46億年前，火星正式形成，可其自身產生的弓激波卻一直到1965年才被觀測到。

弓激波到底是什麼？

它又是如何被發現的呢？

弓激波是什麼？

火星是一顆神奇的星球，其磁場強度遠超地球10倍，也正是因為火星磁場強的緣故，其表面形成了電離層。

火星的電離層高度偏低，且較為稀薄，因此容易遭受外太空的氣候變化影響。

其中，太陽風對火星的作用力尤其明顯。

太陽風與火星表面的電離層以及二氧化碳等氣體發生反應，會形成一種靈敏度超高的感應層。

這層感應磁層能夠和太陽風進行二次反應，從而在火星表面創造出火星弓激波。

前面也提到過，人類歷史上第一次觀測到火星弓激波，是在1965年，美國向火星發射了第一個翻越火星的探測器——水手四號。

當時，水手四號的飛行狀態絲毫沒有問題，但就是在駛向火星表面的時候，突然發生了磁場跳變。

換句話說，原本平穩的磁場，在靠近火星表面的時候突然發生了波動，而且這種波動時隱時現，這讓守在地球觀測中心的美國科研人員困惑不已。

不過好在水手四號所搭配的磁場感應儀成功捕捉到了火星表面的磁場波動信息，並將信息折返回了美國。

也就是從那時起，火星弓激波才正式跟世人見面。

而有意思的是，火星弓激波的成像模型，一直到近年才剛開始被測繪建立，也就是說弓激波的捕捉測繪難度還是非常大的。

那麼火星弓激波究竟是如何被觀測到的呢？

要知道，如果火星探測器的運行高於火星弓激波的位置所在，那麼探測器繞行火星一圈後將會兩度穿過弓激波。

而且頗具風險性的是，穿過弓激波的同時，還要穿過太陽風。

太陽風的猛烈程度我們看一組數據就知道了。

受帶電粒子流和密度的影響，太陽風的風速非常強，最厲害的時候能夠達到每秒800千米，幾乎是地球風速的上萬倍。

因此人類建造的火星探測器一方面要在猛烈的太陽風下實現對弓激波的準確探測，另一方面還要應對惡劣的太陽風籠罩下的環境，其探測繪製難度有多高可想而知。

可能有人會問，那麼我們讓探測器運行低於弓激波的位置下面不就好了嗎？

實際上，弓激波的上層波動才是最明顯的，如果低於弓激波探測，所得出的結果微弱且不具備參考性，因此還是要在弓激波上層實現測繪。

由於弓激波上游和下游的磁鞘特徵各不相同，且磁場強度也不盡相同，所以針對上下游波強探測也要用到不同的儀器設備和方式方法。

其中針對激波腳、過沖跟斜坡這幾類弓激波主體部分的觀測最為重要。

只有確定了這三個主體部分的位置和波動頻次，才能夠大致確定弓激波的位置。

不過僅僅是確定了弓激波的位置還不夠，關於弓激波的位形空間監測也是個不可缺少的環節。

所謂的位形空間，實際上是弓激波可能出現的所有物理狀態空間。

其影響因素很多，諸如超強紫外線的輻射、太陽風馬赫數、太陽風所產生的動力壓等，都會對弓激波的位形空間產生較大的衝擊。

那麼這些因素究竟是如何影響弓激波位形監測的呢？

存活了46億年的火星，表面有一種神秘奇特的光波。

這種光波環繞在火星表面，過了幾十億年才被人類偶然發現。

但從被人類發現，到成功建立起它的3D成像模型，中間又隔了幾十年。

而困擾人類對弓激波檢測研究的一共有五大因素。

捕捉影響因素

其中，太陽EUV輻射是影響較大的一種。

太陽EUV輻射增強，那麼火星電離層的密度就會不斷上升。

屆時，太陽風對電離層的影響將會持續下降。

隨著電離層受影響程度持續加大，弓激波的位形空間監測也會越來越難。

除此之外，太陽風馬赫數的影響也頗大。

研究表明，馬赫數值越高的太陽風，會持續推動火星弓激波向著火星方向靠攏，反之，馬赫數值越低的太陽風，則會帶動火星弓激波向著火星更遠處移動。

所以，當馬赫數值發生變動的話，火星弓激波的位形變化幅度也會加大，監測難度也就直線上升。

影響火星弓激波位形的第三個因素，則是太陽風動壓。

這種動壓能夠反映出太陽風表面的風粒子動能，其動壓高低也會對弓激波的軌道移動產生衝擊，從而影響檢測結果。

而下一個影響火星弓激波的因素，則是火星地殼自身的磁場。

火星地殼磁場的強度分布不均衡，相比較而言南半球的磁力更強一些。

當南半球處於日半球期間，火星弓激波的軌道偏離越遠，而當南半球處於夜半球的時候，火星弓激波的軌道偏離則越近。

不過面對千變萬化的宇宙空間，僅僅靠地磁效應來左右火星弓激波還是不夠的，隨著火星持續幾十億年的演變，行星際磁場的影響也慢慢加入其中。

隨著，行星際磁場的不斷增強，火星弓激波的離心率越大，穩定性越差，監測的概率也就越小，所以行星際磁場的出現，對人類監測火星弓激波位形是一個不小的阻礙。

1975年，人類歷史上第一個火星弓激波的模型終於成功被建立。

其測繪方式是借鑑了圓錐曲線方程式，該過程也異常曲折。

早在研究的伊始，就有人提出了這一方法。

但是，科學家發現傳統的圓錐曲線方程式的算法根本不足以建立一個完整的火星弓激波位形模型。

所以當時的測繪專家們絞盡腦汁，通過改良了傳統圓錐曲線方程式才首創出了第一代火星弓激波位形模型。

而此後，隨著計算機測算技術的飛速發展，利用計算機精準測繪火星弓激波位形模型的方式也越來越普遍。

那麼既然目前已經查明了影響弓激波位形的5大類因素，我們該如何實現對火星弓激波的位形模型建設呢？

或者說打造火星弓激波位形模型的難度有多大呢？

看到這裡不妨點個關注，帶您繼續探尋火星弓激波的奧秘。

火星是一個長壽的星球，至今為止已經有46億年的歷史。

在這個古老星球的表面，有一種波動強烈迅猛的弓激波，其自身和位形空間歷來是人類探尋火星奧秘的重點研究對象。

弓激波位形模型

值得一提的是，在計算位形模型初步算法的時候，測繪專家發現如果以太陽風的流動風向作為參考的坐標軸，所測算出來的公式結果可信度將會大大提高。

通過所得數據的最小權重進行加權處理，計算得到火星弓激波位形模型的參數。

但是問題也隨之產生，那就是當時人類所能測繪處最優質的模型只是二維模型。

換言之，其整體觀測性能要遠低於日後所出現的三維模型視圖。

二維模型狀態下，無法多角度來剖析火星弓激波位形的特徵。

可能有人會問，那麼提前用三維視圖模型來打造火星弓激波位形模型，再進行降維處理不就好了嗎？

說起來容易做起來難，在測繪專家們無數次嘗試後得出了這樣一個結論。

火星弓激波位形模型在經過降維處理後，會出現部分重要信息丟失的漏洞，對於整體測繪火星波紋態勢具有不可逆的影響。

而且火星弓激波的分布是南北不對稱的，所以如果通過降維處理來解決二維模型的問題，將會出現嚴重的數據偏差，導致最終測繪結果成為一堆無用的數據。

同時需要注意的是，火星弓激波的三維模型擁有大大小小9個自由度，如果輕易發生降維變化，還有可能導致前期所做的所有數據堆砌出現崩潰的後果。

所以總體來看，早期人類針對火星弓激波的位形測繪大多依託於數學對稱公式原理的假設，並不能真的使用現成公式進行精準測繪。

但是隨著計算機和衛星通信技術的迅猛發展，人類對火星弓激波的位形測繪手段也越來越先進。

截止到目前，人類所發射的火星衛星探測器MAVEN已經運行了將近8年。

這種探測器裝載著大負荷磁場監控系統，能夠對火星表面的電離層進行敏感測繪，也正是因為這種監控系統的存在，人類對火星危險的表面層級才能深入解析。

前面所說的影響火星弓激波位形測繪的5大因素，雖然也會在測繪過程中偶爾出現波動，影響測繪的數據，但是目前人類已經掌握了相關技術，能夠儘可能地將這些影響因素帶來的數據偏差縮小在可控範圍之內。

如今，火星弓激波的位形模型已經建設完畢，人類針對火星的研究也向前邁進了一大步，站在這一偉大發明的基礎上，人類可以直面太陽風、電離層和其他行星所產生的弓激波，並且對它們進行深入研究。

雖然之前針對火星弓激波所做出的研究並不是國內首創，但是國內目前為探測追蹤火星所做出的努力也已經得到了彰顯。

中國自主研發的「天問一號」火星探測器，已經成了全球高性能探測器中的佼佼者，隨著天問一號的探測之旅開啟，中國對這顆長壽行星的研究也會有更大的空間。

當然競爭也無處不在，中東國家阿聯也不落人後，其研發的「希望」號火星探測發射器也已經進入太空軌道，開啟了對火星的探索。

雖然整體來看火星需要揭秘開發的問題還有很多，但是人類幾十年的研發技術已經取得了實質性的成果，未來進一步剖析火星也將不成問題。