Содержание
В освоении космоса человечество заметно сильно продвинулось вперед. Сегодня многочисленные зонды уже посетили все планеты Солнечной системы, включая самую отдаленную – Нептун. И в первую очередь ученые заинтересовались Марсом из-за его близкого соседства с Землей и специфического красного цвета.
Но уже в 19 веке, до периода активных запусков зондов и станций, ученые знали о наличии на Красной планете атмосферы, благодаря которой формируется определенная погода на Марсе. Последующие исследования позволили исследователям ответить на вопрос, какая температура на Марсе.
Марсианский климат
Атмосферное давление
Атмосфера Красной планеты более разряжена, чем атмосфера Земли. Ее среднее давление около поверхности составляет 0,6 кПа, то есть меньше земного в 160 раз. В течение одного сезона и суток давление атмосферы меняется. Сезонные перепады давления составляют 4 – 8,7 мбар. Разряженность атмосферы непосредственно влияет на формирование в целом холодного климата на Марсе. Планета быстро нагревается и быстро остывает.
Газовая оболочка Марса состоит в основном из углекислого газа (95%), на 3% из азота и на 1,6% из аргона. Доли кислорода и водяных паров – менее 1%. Ученые считают, что такое высокое содержание паров углекислоты связано с вулканической деятельностью. Из-за отсутствия тектонического движения вулканическая магма в течение нескольких миллионов лет извергалась на поверхность с выделением углекислого газа.
Пылевые бури и смерчи
На Марсе постоянно присутствуют частицы пыли, состоящие из оксида железа и имеющие размер 1,5 мкм.
В результате перепада температур на Красной планете дуют ветра, скорость которых достигает 100 м/с. Особенно часто они наблюдаются в южном полушарии в конце весеннего периода — начале летнего, что связано с большой разницей температур между полушариями.
Общий вес пыли, переносимой в течение периода пылевых бурь, может составлять 108 — 109 т, то есть равняется общему весу пыли с марсианской поверхности. Огромная пылевая буря возникла в сентябре 1971 и длилась до января 1972 года. Масса пылевых частиц составляла 7,8*10-50 – 1,66*10-3 г/см2.
Пылевые бури хорошо видны на фотографиях с орбитальных аппаратов. Но при съемке с поверхности они малозаметны и фиксируются только по резкому скачку давления, температуры и небольшому затемнению неба.
Суточные вариации температур способствуют образованию пылевых смерчей. Скорость воздушных поток при этом может достигать 30 м/с. Смерчи на Марсе больше напоминают торнадо из-за большой степени разряженности атмосферы. Пылевые частицы поднимаются ветром вверх на несколько километров, а диаметр пылевого облака составляет сотни километров. Пылевые смерчи — одна из проблем, с которой столкнутся космонавты прибыв на планету.
Облака и осадки
В атмосфере Марса содержание паров H2O составляет менее 0,001%. При низких температуре и давлении воздух становится более насыщенным парами воды. На высоте 10-20 км пар собирается в облака. Их часто можно наблюдать на снимках экватора, где они появляются в течение всего года. В более высоких атмосферных слоях (выше 20 км) облака образуются из испарившегося углекислого газа. В результате этого процесса облака образуются и на низких уровнях (менее 10 км) на полюсах в зимний период.
Конденсационное происхождение имеют также туманы, которые часто можно наблюдать над низкими участками марсианской поверхности – на дне кратеров, над долинами и каньонами холодной ночью.
Иногда в атмосфере Красной планеты возникают метели. Одну из таких марсоход «Феникс» наблюдал в 2008 году в приполярной области. Эта метель представляла собой виргу – осадки, которые испаряются, не достигнув до поверхности планеты. Скорость падения частиц была незначительной. Возможная причина возникновения метелей была определена в ходе компьютерного моделирования в 2017 году. Ученые установили, что после заката на средних широтах, где смена дня и ночи происходит регулярно, облака резко остывают, что может приводить к сильным метелям. При этом скорость движения частиц достигает 10 м/с. В связи с низкой облачностью и сильными ветрами исследователи допускают возможность выпадения снега на Марсе. Он уже выпадал на поверхность планеты ранее. Зимой 1979 года «Викинг-2» зафиксировал тонкий снежный покров, пролежавший несколько месяцев.
Времена года
На Марсе есть сменяющие друг друга времена года. Сходство проявляется и в их количестве (на Красной планете их также четыре), и в последовательности — лето, осень, зима, весна. Смена сезонов на Красной планете происходит по причине наклона на 25° оси вращения к плоскости орбиты.
Продолжительность сезонов в противоположных полушариях разная. Зима длится дольше и холоднее в южном полушарии, чем северном. Лето в северном полушарии прохладное и долгое, тогда как в южном – оно короткое, но более теплое. Это происходит из-за большой «сжатости» орбиты. В фазе перигелия поверхность планеты получает примерно в 1,5 раза больше тепла, чем при нахождении в афелии. Поэтому ледяная шапка на северном полюсе в зимний период разрастается на одну треть расстояния до экватора, а на южном – наполовину.
В результате смены сезонов на Марсе происходит круговорот углекислого газа. Когда на полюс приходит лето, его ледяная шапка тает и углекислый газ испаряется в атмосферу. Потоками ветра он переносится к другому полюсу и вновь замерзает. В результате круговорота CO2 и разных размеров шапок давление атмосферы на планете меняется по мере движения по орбите. Зимой, когда 30% атмосферного углекислого газа замерзает, давление в зонах полярных шапок заметно снижается.
Температура на Марсе днем и ночью
Температура на Красной планете намного ниже, чем на Земле. Среднее значение этого показателя на Марсе — — 63° по Цельсию. Сильно разряженная атмосфера не способствует сглаживанию суточных изменений температурного режима. При относительно мягких климатических условиях летом на дневной половине Марса температура составляет +20°C. При этом на экваторе устанавливается самая высокая температура – воздух прогревается до +27°C. Марсоходом «Спирит был зафиксирована максимальная температура в +35°C.
Однако, если лето на Марсе по температуре довольно благоприятное и напоминает земное, то зима на Красной планете чрезвычайно холодная и не может сравниться даже с сибирской. В зимний период ночью температура может составлять -80 — -125°C. При этом на полюсах она падает еще ниже – до -140°C.
Суточные температурные колебания на Марсе не так значительны, как на Меркурии и Луне, которые практически не имеют атмосферы. В районах земли Ноя и «озера» Феникс температура летом меняется от -53°C до +22°C, зимой – -43°C до -103°C.
Оценивая положительные и отрицательные температуры в комплексе, можно сделать вывод, что Марс – очень холодная планета. Нигде на Земле нет таких мест с экстремальными температурными условиями. В этом плане на некоторых участках поверхности Марса зимней ночью значительно холоднее, чем в Антарктиде.
Причины низких температур
Хотя летом температура на Марсе похожа на летнюю температуру на Земле, средние ее показатели сравнительно ниже, что связано со следующими факторами:
• Расстояние.
Марс находится дальше от Солнца, и получает меньше солнечного излучения, чем Земля.
• Грунт.
Низкая теплопроводность грунта не способствует сохранению попавшего на поверхность солнечного тепла;
• Атмосфера.
Толщина и плотность атмосферы Марса меньше, чем у Земли. Исходя из этого, газообразная оболочка не удерживает тепло от нагретой поверхности.
Как менялась температура на Марсе
Марсоходы и космические зонды периодически фотографируют участки марсианской поверхности с явно заметными признаками эрозии. Ученые предполагают, что это указывает на наличие воды на Марсе в далеком прошлом. Если это так, то раньше на планете не было таких низких температур, климат был влажным, шли дожди. Но согласно исследованиям климат Марса остается неизменным в течение последних 3 миллиардов лет. Некоторые ученые высказывают версию, согласно которой остывание планеты началось 4 миллиарда лет назад. Участки с эрозией не исчезли, так как нет тектонического движения плит или водных бассейнов.
В 2008 году специалисты исследовательского центра им. К. Сагана сделали вывод, что за последние 10 лет климат Марса стал более теплым. НАСА, основываясь на результатах проведенного анализа изменений альбедо (диффузная отражательная способность поверхности) разных частей планеты, подтвердило эту теорию. В мае 2016 года в журнале Science была опубликована статья с новыми доказательствами потепления климата Марса, сделанными на основе анализа данных Mars Reconnaissance Orbiter. По мнению авторов, потепление на Марсе началось давно, возможно, 370 тыс. лет назад.
Радиация на Марсе
Поскольку у Марса нет магнитосферы, поверхность планеты подвержена сильной солнечной радиации, которая выше, чем на Земле и губительна для живых организмов. Но согласно данным с марсохода Curiosity радиационная обстановка на Марсе в безветренный день не обладает негативным влиянием на человека. Однако в период солнечной бури уровень радиации резко возрастает и становится очень опасным для здоровья. Также сильнейшее радиационное излучение будет воздействовать на астронавтов в период полета к Красной планете.
Ученые предполагают, что в прошлом у Марса была магнитосфера, основанная на динамо-эффектах. Но после столкновения с большим космическим телом или в результате резкого остывания ядра динамо-эффекты и магнитосфера исчезли.
Уже многое известно ученым о Красной планете: ее химический состав, атмосфера, погода. Но космические исследования Марса продолжаются. 26 ноября 2018 года на планету высадится зонд НАСА InSight. Целью миссии является изучение внутреннего строения, распространения тепла и поиски жидкой воды в слоях грунта. Изучение климата, а также содержания воды на планете в прошлом поможет ученым в скором времени дать ответ на вопрос о возможности зарождения жизни на Марсе.
Загрузка...
