Бог войны Марс в древнеримском пантеоне считался отцом римского народа, охранителем полей и домашних животных, потом покровителем конных состязаний. Его именем названа четвертая от Солнца планета. Наверное, кроваво-красный вид планеты вызывал у первых наблюдателей ассоциации с войной и смертью. Даже получили соответствующие названия - Фобос («страх») и Деймос («ужас»).
Красная загадка
У каждой планеты есть свои загадки, но ни одна из них так не интриговала землян, как Марс. Необъяснимым долгое время оставался необычный красный вид планеты, интересным представлялось и то, какая температура на Марсе, и не от этого ли зависит его цвет. Это сегодня каждый школьник знает, что обильное содержание в марсианской почве железных минералов придает ей такую окраску. А в прошлом были одни вопросы, на которые искали ответы самые пытливые умы землян.
Холодная планета
По своему возрасту эта планета такая же, как Земля и остальные соседи по Солнечной системе. Ученые предполагают, что ее рождение произошло 4,6 миллиарда лет тому назад. И хотя в истории развития планеты еще не все выяснено, многое уже удалось установить, в том числе и то, какая температура на Марсе.
Сравнительно недавно были обнаружены большой толщины залежи льда на полюсах в обоих полушариях. Это является свидетельством того, что на планете когда-то существовала жидкая вода. И температура Марса, возможно, была совершенно другой. Многие ученые предполагают, что если на поверхности есть лед, то вода должна сохраниться и в горных породах. А наличие воды является подтверждением того, что здесь когда-то была жизнь.
Установлено, что атмосфера планеты имеет плотность в 100 раз меньше земной. Но несмотря на это, в слоях марсианской атмосферы образуются облака и ветер. Над поверхностью иногда бушуют огромнейшие пылевые бури.
Какая температура на Марсе, уже известно, и благодаря полученным данным, можно сделать вывод о том, что на красной соседке значительно холоднее, чем на Земле. В районе полюсов зимой была зафиксирована составлявшая -125 градусов по Цельсию, а самая высокая летом достигает +20 градусов в области экватора.
Чем отличается от Земли
Между планетами есть много отличий, некоторые из них довольно существенные. Марс по размерам намного уступает Земле, в два раза. И расположена планета намного дальше от Солнца: расстояние до светила почти в 1,5 раза дальше, чем у нашей планеты.
Так как масса планеты сравнительно небольшая, то и на ней практически в три раза меньше, чем на Земле. На Марсе, также как и на нашей планете, наблюдаются разные времена года, но их длительность практически в два раза больше.
В отличие от Земли, Марс, температура воздуха которого в среднем составляет -30...-40°С, имеет сильно разреженную атмосферу. В ее составе преобладает углекислый газ, что предполагает отсутствие Поэтому на протяжении суток температура на Марсе у поверхности существенно меняется. Например, в полдень она может быть -18° С, а вечером - уже -63° С. Ночью на экваторе фиксировали температуру и в 100 градусов ниже нуля.
Изображения показывают, что Марс - динамичная планета, с погодной системой, столь же сложной и интересной, как на Земле. В этой главе мы поговорим о пылевых бурях, играющих важную роль в климатическом балансе Марса.
Когда «Маринер-9» вышел на орбиту Марса в конце осени 1971
года, над планетой бушевал глобальный шторм, закрывая всю ее
поверхность от наблюдения. Эта пылевая буря началась двумя
месяцами ранее и была обнаружена наблюдениями с Земли. Через
телескоп буря выглядела как желтоватое облако, быстро
охватившее всю планету. Таким образом, пылевая буря была
первым, что обнаружили земные аппараты на Марсе.
На этом двойном изображении, производится сравнение пылевой бури на Марсе с бурей, которая произошла на Земле. Верхнее изображение показывает марсианскую пылевую бурю, наблюдавшуюся в северном полярном регионе 29 августа 2000 года. Нижнее - земную пылевую бурю, происшедшую 26 февраля 2000 года у побережья северо-западной части Африки. Оба изображения показываются в одном масштабе - 4 км на пиксель.
Весна в любом полушарии Марса - время пыльных бурь.
Несколько факторов ответственны за их возникновение:
Атмосферное давление увеличивается в результате таяния замороженного диоксида углерода;
Возникает разница температур между охваченной морозом поверхностью и оттаявшими областями. Эта разница весьма высока;
Возникает разница в альбедо белых «снежных» поверхностей, которые отражают большую часть падающего на них света и темных, оттаявших поверхностей, которые интенсивно поглощают его.
Ну, и не стоит сбрасывать со счетов гораздо более низкую, по сравнению с земной, гравитацию на Марсе.
Шторм над северной полярной шапкой 30 июня 1999 года, в конце северного лета. Четыре изображения показывают развитие шторма. Каждый снимок был сделан приблизительно на 2 часа позже предыдущего. Северная полярная ледяная шапка присутствует на этих изображениях в виде белой структуры в центре. Белые облака состоят главным образом из водного льда, оранжево-коричневые облака содержат пыль.
8 июля 2001 года. Южная весна на Марсе. Этот вид показывает
огромные массы пыли, поднятые пылевой бурей, ветры которой
двигались от южной полярной шапки (внизу снимка) к Лабиринту
Ночи (Labyrinthus Noctis). Вторая, меньшая, пылевая буря
может быть замечена около вершины снимка, к северо-западу от
Горы Аскрийской.
Осенью на марсианских северных равнинах пылевые бури
случаются часто. Этот вид показывает бурю на равнине к
северу от Сидонии и к западу от Земли Аравия. Шторм занимает
такую же площадь, как вся ширина Соединенных Штатов Америки
с запада на восток. На изображении север наверху, восток
справа.
Середина мая 2003 года, северная часть Ацидалийской Равнины (Acidalia Planitia) охвачена пылевой бурей (верхняя четверть изображения).
Изображение от 29 июня 2003 года. Около центра видна большая пылевая буря, охватившая Равнину Исиды (Isidis Planitia). Вверху справа (к северо-востоку) от шторма в Исиде виден другой шторм – на Равнине Элизий (Elysium Planitia).
Большой темный участок налево от центра изображения – Большой Сирт, яркий овальный участок внизу – гигантский ударный бассейн Эллада, диаметром более 2000 км. Белая область в самом низу - южная полярная шапка. Наверху изображения заметны облака, покрывающие северные равнины Марса.
Насколько хорошо астронавты смогут подготовиться к пылевой буре, зависит от того, насколько хорошо они ее приближение и длительность. Возможно, потребуются альтернативные источники энергии. Марсоход « », например, использует систему радиоизотопного генератора, который вырабатывает электричество из плутония. Имея дополнительную энергию, можно было бы расщеплять воду на водород и кислород. «Мы могли бы производить топливо, накапливать энергию, пока светит солнце, а затем обращаться к ним, когда начинается пылевая буря», говорит Хоффман. К сожалению, плутоний радиоактивен, а водород чрезвычайно огнеопасен, поэтому оба варианта NASA рассматривает как очень плохие.
Пыль, которая попадает в атмосферу и вызывает глобальные бури, также очень мелкая. Она почти как дым, такая же всепроникающая, и от нее сложно избавить все, что открывают и закрывают. Любые люки, любые движущиеся части на скафандрах, везде будет пыль. Токсичные перхлораты могут привести к механическому износу.
Продолжительные сумерки тоже могут утомить, хотя глобальная пылевая буря на Марсе не вызовет такой же темноте, как полярная зима на Земле. Будет мрачно и довольно долго, но не полная темнота в течение суток.
В любом случае мы понятия не имеем, каково это - жить в условиях пылевой бури, пока астронавты не выяснят это наверняка.
Космический танец
В своем прошлогоднем исследовании Ширли занимался поиском связи между движением Марса вокруг гравитационного центра Солнечной системы и проявлением глобальных пылевых бурь. Что примечательно, гравитационный центр Солнечной системы не всегда представлен Солнцем (хотя Солнце никогда не отходит далеко от него). Сила тяжести планет, вращающихся вокруг Солнца, тоже оказывает на него влияние, благодаря чему Солнце удаляется и приближается к этому центру тяжести. По мере космического танца Солнца, вместе с ним танцует и Марс.
Ширли и его коллеги полагают, что вместе с изменением импульса Марса, меняется и импульс атмосферы, поэтому циркуляция воздуха постоянно ускоряется и замедляется. Эти изменения могут приводить к пылевым бурям. Исследователи сделали прогнозы относительно этих циклов в атмосфере, а затем взглянули на компьютерные модели и выяснили, что более интенсивная циркуляция может уводить пыль выше, а вместе с этим «убегает» и пылевая буря. Все девять глобальных пылевых бурь, наблюдавшихся на Марсе, происходили в годы, когда циркуляция была наиболее интенсивной.
«Периоды, когда Марс ускоряется и набирает обороты из-за тяги и раскачивания других планет и Солнца, кажется, идеально совпадают со временем проявления пылевых бурь», говорит Ширли. Среди всех сезонов с условиями, похожими на условия этого года, только один не породил глобальную пылевую бурю.
Исследование влияния гравитации Солнца и других планет на импульс и атмосферу Красной планеты может помочь ученым с прогнозами. Чем больше данных, тем они будут точнее. Что особенно интересно, изучение глобальных бурь на Марсе может помочь в исследовании и нашей собственной планеты. Красная планета имеет более простую атмосферу, чем Земля, из-за отсутствия океанов.
«Если мы узнаем что-нибудь о физике, которая приводит к изменениям атмосферы и ветров, возможно, мы сможем применить эти знания и к более сложному случаю Земли».
Известно, что на Марсе свирепствуют пылевые бури, эти бури бывают невероятно масштабными и могут овевать всю планету. Кроме того, поверхность Марса усеяна бесчисленными смерчами, мечущимися по его равнинам и вздымающими пыль, увлекаемую в уникальный для планеты «пылевой цикл».
Сделанные с орбиты, показывают, что основной причиной эрозии на Марсе являются ветра. Обширные дюнные равнины, замысловатые скальные образования и небеса, подёрнутые дымкой - таков этот суровый ветреный мир.
Писатели-фантасты быстро подхватили идею частых штормов, которые издалека выглядят устрашающими. Исполинские стены пыли, на фоне которых величайшие земные пылевые или песчаные бури выглядят нелепыми карликами, сверкающие копья молний, возникшие из-за атмосферного трения, чудовищные ураганы, сметающие всё на своём пути, расшвыривающие астронавтов и корёжащие оборудование.
Увы, реалии марсианских пылевых бурь несколько более скромны - факт, который НАСА хочет донести до аудитории, с нетерпением ожидающей нового фильма Ридли Скотта «Марсианин».
Действие фильма, снятого по бестселлеру Энди Уира, происходит в недалёком будущем во время пилотируемой экспедиции на Марс. Из-за свирепой пылевой бури миссия терпит неудачу, планетарная база повреждена, а один из астронавтов, Марк Уотни (в исполнении Мэтта Дэймона) теряется после повреждения скафандра и коллеги решают, что он погиб в жутких марсианских ветрах.
Но, как и множество других спекуляций фантастов на тему Марса, эта сцена вводит зрителя в заблуждение, так как у учёных несколько иные данные о его атмосферном давлении.
Хотя, разумеется, пылевые бури Марса по-своему опасны, крайне маловероятно, что они кого-нибудь расшвыряют или что-нибудь покорёжат. Сильнейший марсианский ветер дует со скоростью 60 миль в час (менее 30 метров в секунду), вполовину меньше какого-нибудь земного урагана. По сути, впрочем, повреждения наносит не столько сама скорость ветра, сколько атмосферное давление, с которым на Марсе как раз туговато. Оно составляет примерно один процент от земного, так что если вы решите заняться кайтингом на Красной Планете, вас ждёт неслабое разочарование.
«Основная разница между атмосферами Земли и Марса в том, что давление на последнем гораздо ниже», - говорит физик Уильям Фаррелл из Центра космических полётов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, занимающийся анализом марсианских пылевых бурь. «Поэтому, конечно, ветра дуют, но не так уж сильно».
Хотя самый неистовый ураган на Марсе по земным меркам будет скорее похож на бриз, марсианские пылевые бури всё же могут стать проблемой для будущих астронавтов, особенно если они будут зависимы от солнечной энергии.
В «Марсианине» Уотни каждый день чистит солнечные панели, чтобы они не зарастали пылью. Как показал опыт марсоходов на солнечных батареях, в частности ветерана НАСА Opportunity, который ездит по Марсу на солнечной тяге вот уже десять лет, это серьёзная проблема, серьёзно влияющая на объём получаемой энергии. Когда атмосфера насыщается мелкодисперсной пылью во время бурь, солнечный свет практически не достигает поверхности.
«Мы беспокоимся за энергообеспечение марсоходов, это важный вопрос», - говорит учёный Майкл Смит, также из центра Годдарда. «Аппатары Spirit и Opportunity были доставлены на планету в 2004-м году и пока что попали только в одну серьёзную пылевую бурю (в 2007-м), но тогда им пришлось фактически прекратить функционировать и перейти в режим жизнеобеспечения на несколько недель».
Но мелкодисперсная пыль причиняет неудобства не только в связи с солнечными панелями. Мало того, что её частицы намагничены, они ещё покрыты острыми зазубринами (так как на Марсе нет других эрозийных процессов, чтобы их обкатать), способными нанести механические повреждения.
«Если вы видели фотографии Curiosity после поездки, то помните, что его будто бы выкопали из ямы», - добавил Смит. «Пыль покрывает всё, как одеяло, и забивается во все движущиеся сочленения».
Пыльная атмосфера Марса, несомненно, доставит хлопот наземным аппаратам, а также здоровью астронавтов, если когда-нибудь мы отправим туда долгосрочную экспедицию (вдобавок к повышенному уровню радиации и токсичным веществам в марсианском реголите и почве). Кроме того, причины, вызывающие планетарные пылевые бури, пока изучены крайне плохо.
«Сравнительно большие пылевые бури случаются на Марсе каждый год, они приобретают континентальные размеры и длятся по нескольку недель каждая», - говорит Смит. «Но каждые три марсианских года (примерно пять с половиной земных) обычная буря разрастается до планетарных размеров, такие мы называем "глобальный пылевой шторм"».
«Может быть, буре требуется время, чтобы собраться с силами. Может, есть какой-то цикл, через который ей нужно пройти, а потом попасть в нужное место и запустить новую бурю, а может это просто дело случая».
Человечество наблюдало глобальные пылевые штормы на Марсе с 1909 года, последний случился в 2007-м, так что Марс как раз в ожидании нового гиганта.
«Мы ждём глобального шторма, и в этот раз он обещает быть действительно грандиозным, так что это будет весело», - говорит он. «Обожаю пылевые штормы».
С каждой следующей бурей на Марсе мы узнаём всё больше и больше о происходящих там процессах, чтобы лучше подготовиться к первой высадка на эту пыльную, незнакомую планету. Но что касается, свирепых штормов, можно быть уверенным, что никого, кроме марсианина Уотни, его ветрами не сдует.
Атмосферный состав
Атмосфера Марса более разрежена, чем воздушная оболочка Земли, и на 95 % состоит из углекислого газа , около 4 % приходится на долю азота и аргона . Кислорода и водяного пара в марсианской атмосфере меньше 1 %. Среднее давление атмосферы на поверхности в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли.
Масса атмосферы в течение года сильно меняется из-за конденсации в зимнее время и испарения в летнее, больших объёмов углекислого газа на полюсах, в полярных шапках.
Облачность и осадки
Водяного пара в марсианской атмосфере совсем немного, но при низких давлении и температуре он находится в состоянии, близком к насыщению, и часто собирается в облака. Марсианские облака довольно невыразительны по сравнению с земными.
Температура
Средняя температура на Марсе значительно ниже, чем на Земле, - около −40°С. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты воздух прогревается до 20°С - вполне приемлемая температура для жителей Земли. Но зимней ночью мороз может достигать до −125°С. При зимней температуре даже углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. Такие резкие перепады температуры вызваны тем, что разреженная атмосфера Марса не способна долго удерживать тепло. В результате многочисленных измерений температур в различных точках поверхности Марса получается, что днём на экваторе температура может доходить до +27°С, но уже к утру падает до −50°С.
На Марсе существуют и температурные оазисы, в районах «озера» Феникс (плато Солнца) и земли Ноя перепад температур составляет от −53°С до +22°С летом и от −103°С до −43°С зимой. Таким образом, Марс - весьма холодный мир, однако климат там ненамного суровее, чем в Антарктиде. Когда первые фотографии с поверхности Марса, сделанные «Викингом », были переданы на Землю, ученые были очень сильно удивлены, увидев, что Марсианское небо не черное, как это предполагалось, а розовое. Оказалось что пыль, висящая в воздухе, поглощает 40 % поступающего солнечного цвета, создавая цветной эффект.
Пылевые бури и смерчи
Одним из проявлений перепада температур являются ветры. Над поверхностью планеты часто дуют сильные ветры, скорость которых доходит до 100 м/с. Малая сила тяжести позволяет даже разреженным потокам воздуха поднимать огромные облака пыли. Иногда довольно обширные области на Марсе бывают охвачены грандиозными пылевыми бурями. Чаще всего они возникают вблизи полярных шапок. Глобальная пылевая буря на Марсе помешала фотографированию поверхности с борта зонда «Маринер-9 ». Она бушевала с сентября по январь 1972 года , подняв в атмосферу на высоте более 10 км около миллиарда тонн пыли. Пылевые бури чаще всего бывают в периоды великих противостояний, когда лето в южном полушарии совпадает с прохождением Марса через перигелий.
Пылевые смерчи - ещё один пример процессов на Марсе, связанных с температурой. Такие смерчи - очень частые проявления на Марсе. Они поднимают в атмосферу пыль и возникают из-за разницы температур. Причина: днём поверхность Марса достаточно нагревается (иногда и до положительных температур), но на высоте до 2-х метров от поверхности атмосфера остается такой же холодной. Такой перепад вызывает нестабильность, поднимая в воздух пыль, - в результате образуются пылевые дьяволы.
Времена года
На сегодняшний момент известно, что из всех планет Солнечной системы Марс наиболее подобен Земле. Ось вращения Марса наклонена к его орбитальной плоскости приблизительно на 23,9°, что сравнимо с наклоном земной оси, составляющим 23,4°, а марсианские сутки практически совпадают с земными - именно поэтому, как и на Земле, происходит смена сезонов. Ярче всего сезонные изменения проявляются в полярных областях. В зимнее время полярные шапки занимают значительную площадь. Граница северной полярной шапки может удалиться от полюса на треть расстояния до экватора, а граница южной шапки преодолевает половину этого расстояния. Такая разница вызвана тем, что в северном полушарии зима наступает, когда Марс проходит через перигелий своей орбиты, а в южном - когда через афелий . Из-за этого зима в южном полушарии холоднее, чем в северном. И продолжительность каждого из четырех марсианских сезонов разнится в зависимости от его удаления от Солнца. А потому в марсианском северном полушарии зима коротка и относительно «умеренна», а лето длинное, но прохладное. В южном же наоборот - лето короткое и относительно теплое, а зима длинная и холодная.
С наступлением весны полярная шапка начинает «съёживаться», оставляя за собой постепенно исчезающие островки льда. В то же время от полюсов к экватору распространяется так называемая волна потемнения. Современные теории объясняют ее тем, что весенние ветры переносят вдоль меридианов большие массы грунта с различными отражательными свойствами.
По-видимому, ни одна из шапок не исчезает полностью. До начала исследований Марса при помощи межпланетных зондов предполагалось, что его полярные области покрыты застывшей водой. Более точные современные наземные и космические измерения обнаружили в составе марсианского льда также замерзший углекислый газ. Летом он испаряется и поступает в атмосферу. Ветры переносят его к противоположной полярной шапке, где он снова замерзает. Этим круговоротом углекислого газа и разными размерами полярных шапок объясняется непостоянство давления марсианской атмосферы.
Рельеф марсианской поверхности сложен и имеет много деталей. Высохшие русла и каньоны на поверхности Марса послужили поводом для предположений о существовании на Марсе развитой цивилизации - более подробно см. статью Жизнь на Марсе .
Типичный марсианский пейзаж напоминает земную пустыню, а поверхность Марса имеет красноватый оттенок из-за повышенного содержания в марсианском песке оксидов железа .
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Климат Марса" в других словарях:
Город Марса Алама Страна ЕгипетЕгипет Му … Википедия
Полярная шапка Марса … Википедия
Полярная шапка Марса Гидросфера Марса это совокупность водных запасов планеты Марс, представленная водным льдом в полярных шапках Марса, льдом под поверхностью, и возможными резервуарами жидкой воды и водных растворов солей в верхних слоях… … Википедия
- «Пески Марса» The Sands of Mars Издание 1993 года, «Северо Запад» Жанр: Роман
Карта Марса Джованни Скиапарелли Марсианские каналы сеть длинных прямых линий в экваториальной области Марса, открытая итальянским астрономом Джованни Скиапарелли во время противостояния 1877 года, и подтверждённая последующими наблюдениями… … Википедия