Марс
Фотография Марса, полученная с помощью космического телескопа "Хаббл"
| Информация в цифрах
Средний радиус: 3389,5 км Площадь поверхности: 144 371 391 км² Объем: 1,6318· 10 11 кг³ Масса: 0,64185· 10 24 кг Плотность: 3,933 г/см³ Ускорение свободного падения: 3,711 м/с² Атмосферное давление: 0 ,4-0,87 кПа Температура на поверхности: от -143 до +35 °C Период вращения: 24 ч. 37 мин. 22,7 с. Период обращения: 686,98 земных суток Расстояние до Солнца (перигелий): 1,381 а. е. Расстояние до Солнца (среднее): 1,5235 а. е. Расстояние до Солнца (афелий): 1,666 а. е. Видимая звездная величина: от +1,6m до -3,0m |
| Состав атмосферы, %
Углекислый газ: 95,32% Азот: 2,7% Аргон: 1,6% Кислород: 0,13% Угарный газ: 0,08% Водяной пар: 0,021% Окись азота: 0,01% |
Марс - четвертая по удаленности (после Меркурия, Венеры и Земли) от Солнца, планета Солнечной системы. Названа в честь древнеримского Бога войны из-за своего красно-кровавого цвета. Но "Марс" было не единственным названием этой планеты. В VI в. до н.э. древние греки называли эту планету "Фаэтон", что означает "блистающая, лучезарная", а Аристотель называл Марс "Аресом" по имени бога войны.
Марс относится к планете земной группы. Масса Марса составляет 6,423·10 23 кг (это 10,7% от массы Земли). Размерами эта планета также меньше, чем Земля. Средний диаметр равен примерно 6800 км (для сравнения средний диаметр Земли равен примерно 12 742 км). Среднее расстояние от Марса до составляет 228 млн км. Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунд, а марсианский год равен 686,98 марсианским суткам.
Основная часть поверхности Марса - светлые области, получившие названия материков, меньшая часть - темные участки планеты, называемые морями. Рельеф Марса обладает некоторыми особенностями. Планета имеет самую высокую из известных гор в Солнечной системе потухший вулкан, гора Олимп.
Марс имеет гигантскую систему каньонов в Солнечной системе, называемых "Долины Маринер". Система каньонов названа так в честь космического аппарата "Маринер-9", который обнаружил эту систему в 1971-1972 гг.
Красная планета имеет самый большой ударный кратер в Солнечной системе. Называется он - Равнина Эллада. Располагается она на южном полушарии Марса. Предполагается, что такой огромный кратер мог образоваться в результате падения крупного метеорита ещё в начале зарождения планеты. Глубина кратера равна 9 км, а диаметр 2100 км.
Температура на планете меняется от −153 °C на полюсе зимой и до более +35 °C на экваторе в полдень. Средняя температура планеты составляет −50 °C. Атмосфера Марса в основном состоит из углекислого газа и очень разрежена. Давление в 160 раз меньше земного давления.
Так же как и Земля, Марс имеет свои времена года, т. к. он имеет наклон примерно такой же, какой имеет Земля. Климат Северного полушария отличается от Южного: на Северном полушарии более мягкая зима и прохладное лето, в Южном полушарии зима холоднее, а лето более жаркое. В холодное время года даже вне полярных шапок на поверхности может образовываться светлый иней. В зависимости от времени года, изменяется внешний вид планеты. Прежде всего, бросаются в глаза изменения полярных шапок. Они разрастаются и уменьшаются, создавая сезонные явления в атмосфере и на поверхности Марса. Полярный шапки состоят из двух составляющий: это водяной лед и углекислый газ.
Марсианский грунт имеет разное строение в разных частях планеты. Основная составляющая - это кремнезём. Благодаря нему марсианская почва имеет красноватый оттенок. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия. Имеется небольшое количество воды.
О марсианской почве отозвался исследователь-химик Сэм Кунейвс: «Фактически, мы обнаружили, что почва на Марсе отвечает требованиям, а также содержит необходимые элементы для возникновения и поддержания жизни как в прошлом, так и в настоящем и будущем».
В прошлом на Марсе, как и на Земле происходило движение литосферных плит. Это подтверждается особенностями магнитного поля Марса, местами расположения некоторых вулканов, например, в провинции Фарсида, а также формой долины Маринер. Современное положение дел, когда вулканы могут существовать гораздо более длительное время, чем на Земле и достигать гигантских размеров говорит о том, что сейчас данное движение скорее отсутствует. В пользу этого говорит тот факт, что щитовые вулканы растут в результате повторных извержений из одного и того же жерла в течение длительного времени. На Земле из-за движения литосферных плит вулканические точки постоянно меняли своё положение, что ограничивало рост щитовых вулканов, и возможно не позволяло достичь им высоты, как на Марсе. С другой стороны, разница в максимальной высоте вулканов может объясняться тем, что из-за меньшей силы тяжести на Марсе возможно построение более высоких структур, которые не обрушились бы под собственным весом.
Современные модели внутреннего строения Марса предполагают, что Марс состоит из коры со средней толщиной 50 км (и максимальной до 130 км), силикатной мантии толщиной 1800 км и ядра радиусом 1480 км. Плотность в центре планеты должна достигать 8,5 г/см³. Ядро частично жидкое и состоит в основном из железа с примесью 14—17 % (по массе) серы, причём содержание лёгких элементов вдвое выше, чем в ядре Земли.
Марс имеет свои естественные спутники: Фобос и Деймос.
|
Фобос обращается на среднем расстоянии 2,77 радиуса Марса от центра планеты (9400 км), перицентр составляет 9235,6 км, апоцентр — 9518,8 км. Он делает один оборот за 7 ч 39 мин 14 с, что примерно на треть быстрее вращения Марса вокруг собственной оси. В результате на марсианском небе Фобос восходит на западе и заходит на востоке. |
 Один из двух спутников Марса. Был открыт американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году и назван им в честь древнегреческого бога ужаса Деймоса, спутника бога войны Ареса.Диаметр Деймоса порядка 13 км, обращается он на среднем расстоянии 6,96 радиуса планеты (примерно 23 500 км), с периодом обращения в 30 ч 17 мин 55 с. Он имеет почти круговую орбиту, вследствие чего пери- и апоцентр различаются всего на 10 км (± 5 км от большой полуоси). У Деймоса, как и Луны, угловая скорость движения по орбите равна угловой скорости собственного вращения, поэтому он всегда повернут к Марсу одной и той же стороной. |
Наблюдение Марса
Марс наблюдается на небе как красная горошина. В отличии от Венеры и Меркурия условия наблюдения Марса более благоприятны, т. к. Марс находится за орбитой Земли. Поскольку атмосфера планеты разреженная, то вам могут открыться детали поверхности планеты, в частности полярные шапки, некоторые рельефные образования, а также сезонные изменения цвета планеты. Отметим, что обладатели небольших инструментов смогут рассмотреть лишь только полярные шапки. Детали на поверхности станут доступны для наблюдений лишь только при идеальных условиях наблюдения. Помимо этого вы сможете наблюдать пылевые бури на Марсе, размеры которых могут охватить всю видимую часть Марса. Бури длятся несколько недель, и можно проследить за их формированием: сначала это небольшие светлые пятнышки, которые с каждым днем превышают в своих размерах. Месторасположение планеты (на небе) можно узнать с помощью программы .
> Сравнение Марса и Земли
Сравним Марс и планету Земля . Чем отличаются и похожи: размеры, атмосфера, гравитация, расстояние к Солнцу, условия жизни, характеристика в цифрах с фото.
Ранее ученые думали, что марсианская поверхность усеяна системой каналов. Из-за этого стали полагать, что планета смахивает на нашу и способна располагать жизнью. Но по мере детального изучения мы поняли, что между объектами есть много отличий.
Сейчас Красная планета представляет собою морозную пустыню, но когда-то этот мир был похожим на наш. Они сходятся по размеру, осевому наклону, структуре, составу и присутствию воды. Но отличия мешают нам быстро колонизировать планету. Давайте посмотрим, чем отличаются Марс и планета Земля.
Сравнение размера, массы, орбиты Земли и Марса
Средний земной радиус – 6371 км, а масса – 5.97 × 10 24 кг, из-за чего мы стоим на 5-м месте по величине и массивности. Радиус Марса – 3396 км на своем экваторе (0.53 земного), а масса – 6.4185 х 10 23 кг (15% земной). На верхнем фото можно заметить, насколько Марс меньше Земли.
Земной объем – 1.08321 x 10 12 км 3 , а марсианский – 1.6318 × 10¹¹ км³ (0.151 земного). Поверхностная плотность Марса – 3.711 м/с², что составляет 37.6% от Земли.
Их орбитальные пути полностью отличаются. Средняя удаленность Земли от Солнца – 149 598 261 км, а колебания от 147 095 000 км до 151 930 000 км. Максимальная удаленность Марса – 249 200 000 000 км, а приближенность – 206 700 000 000 км. При этом его орбитальный период достигает 686.971 дней.
Но их сидерический оборот практически одинаковый. Если у нас – 23 часа, 56 минут и 4 секунды, то у Марса – 24 часа и 40 минут. На фото показан уровень наклона оси Марса и Земли.
Также есть схожесть в наклоне оси: марсианские 25.19° против земных 23°. А значит, от Красной планеты можно ожидать сезонности.
Структура и состав Земли и Марса
Земля и Марс - представители планет земной группы, а значит обладают схожей структурой. Это металлическое ядро с мантией и корой. Но земная плотность (5.514 г/см 3) выше марсианской (3.93 г/см 3), то есть, Марс вмещает более легкие элементы. На нижнем рисунке сравнивается строение Марса и планеты Земля.
Марсианское ядро простирается на 1795 +/-65 км и представлено железом и никелем, а также 16-17% серы. Обе планеты владеют силикатной мантией вокруг ядра и твердой поверхностной корой. Земная мантия простирается на 2890 км и состоит из силикатных пород с железом и магнием, а кора охватывает 40 км, где помимо железа и магния есть гранит.
Марсианская мантия составляет всего 1300-1800 км и также представлена силикатной породой. Но она частично вязкая. Кора – 50-125 км. Получается, что при практически одинаковой структуре, они отличаются по толщине слоев.
Поверхностные особенности Земли и Марса
Именно здесь отмечают наибольший контраст. Не зря нас именуют голубой планетой, которая переполнена водой. А вот Красная планета – холодное и пустынное место. Там много грязи и оксида железа, из-за которого появился красный окрас. Вода присутствует в виде льда на полярных территориях. Также небольшое количество сохраняется под поверхностью.
Есть сходство по ландшафту. На обоих планетах встречаются вулканы, горы, хребты, ущелья, плато, каньоны и равнины. Марс также способен похвастаться самой большой горой в Солнечной системе – Олимп и глубокой пропастью – Долина Маринер.
Обе планеты пострадали от астероидных и метеоритных атак. Но на Марсе эти следы сохранились лучше, а возраст некоторых насчитывает миллиарды лет. Все дело в давлении воздуха и отсутствии осадков, которые на нашей планете разрушают формирования.
Привлекают внимание марсианские каналы и овраги, по которым в прошлом могла протекать вода. Полагают, что причиной создания могла быть водная эрозия. Простираются на 2000 км в длину и на 100 км в ширину.
Атмосфера и температура Земли и Марса
Здесь планеты кардинально отличаются. У Земли есть плотный атмосферный слой, разделенный на 5 шаров. У Марса атмосфера тонкая, а давление – 0.4-0.87 кПа. Земная атмосфера представлена азотом (78%) и кислородом (21%), а у Марса атмосферный состав – углекислый газ (96%), аргон (1.93%) и азот (1.89%).
Это повлияло и на отличие в показателях температуры. Средний земной – 14°C, максимум – 70.7°C, а минимум опускается к -89.2°C.
Из-за тонкости атмосферного слоя и дистанции к Солнцу, Марс намного прохладнее. Средняя опускается к -46°C, минимальная достигает -143°C, а прогреться может до 35°C. В марсианской атмосфере также содержится огромное количество пыли (размер частички – 1.5 микрометра), из-за чего планета кажется красной.
Магнитные поля Земли и Марса
Земное динамо обеспечивается вращением ядра, что вырабатывает токи и магнитное поле. Этот процесс крайне важен, ведь защищает земную жизнь. Полюбуйтесь на магнитные поля Марса и Земли на схеме НАСА.
Земная магнитосфера функционирует в качестве щита, который не позволяет пробиваться к поверхности опасным комическим лучам. Но у Марса она слабая и лишена целостности. Полагают, что это лишь остатки от изначальной магнитосферы, которая сейчас рассредоточена на различных территориях планеты. Наибольшая напряженность ближе к южной стороне.
Возможно, магнитосфера пропала из-за интенсивной метеоритной атаки. Или же все дело в процессе остывания, что привело к остановке динамо 4.2 млрд. лет назад. Дальше за дело принялся солнечный ветер, который снес остатки вместе с атмосферой и водой.
Спутники Земли и Марса
У планет есть спутники. Наша Луна выступает единственным соседом, отвечающим за приливы. Она присутствует с нами давно и запечатлелась во многих культурах. Это не просто один из крупнейших спутников в системе, но наиболее изученный.
Вокруг Марса совершают обороты две луны: Фобос и Деймос. Их нашли в 1877 году. Их имена даны в честь сыновей бога войны Ареса: страх и ужас. Фобос простирается на 22 км, а его отдаленность граничит между 9234.42 км и 9517.58 км. На один проход тратит 7 часов. Полагают, что через 10-50 млн. лет спутник врежется в планету.
Диаметр Деймоса – 12 км, а орбитальный путь составляет 23455.5 км – 23470.9 км. На обход уходит 1.26 дней. Есть также дополнительные спутники, чей диаметр не превышает 100 м. Они могут формировать пылевое кольцо.
Есть мнение, что ранее Фобос и Деймос были астероидами, притянутыми гравитацией. На это намекает их состав и низкий показатель альбедо.
Вывод о Земле и Марсе
Мы рассмотрели две планеты. Давайте сопоставим их главные параметры (Земля – слева, а Марс – справа):
- Средний радиус: 6 371 км / 3 396 км.
- Масса: 59.7 × 10 23 кг / 6.42 х 10 23 кг.
- Объем: 10.8 x 10 11 км 3 / 1.63 × 10¹¹ км³.
- Полуось: 0.983 – 1.015 а.е. / 1.3814 – 1.666 а.е.
- Давление: 101.325 кПа / 0.4 - 0.87 кПа.
- Гравитация: 9.8 м/с² / 3.711 м/с²
- Средний температурный показатель: 14°C / -46°C.
- Температурные колебания: ±160°C / ±178 °C.
- Осевой наклон: 23° / 25.19°.
- Продолжительность дня: 24 часа /24 часа и 40 минут.
- Длина года: 365.25 дней / 686.971 дней.
- Вода: обильная / прерывистая (в виде льда).
- Полярные ледяные шапки: Да / Да.
Мы видим, что Марс по сравнению с нами – маленькая и пустынная планета. Его характеристики показывают, что колонизаторам придется столкнуться с огромным количеством трудностей. И все же мы готовы рискнуть и отправиться в путешествие. Тем более, что расстояние от Земли до Марса относительно небольшое. Возможно, однажды мы сделаем его вторым домом.
Красная планета – Марс – названа так, в честь одноименного древнеримского бога войны, аналогичному у греков Аресу. Она является четвертой, по расстоянию, удаленной от Солнца, планетой солнечной системы. Считается, то именно кроваво-красный цвет планеты, который ей придает оксид железа и повлиял на ее название.
Марс во все времена был любопытен не только ученым, но простым людям различных профессий. Все от того, что человечество возлагало большие надежды на эту планету, ибо большинство людей надеялись, что на поверхности Марса тоже существует жизнь. Большинство фантастических романов написано именно о планете Марс. Пытаясь проникнуть в тайны и разгадать ее загадки, люди стремительно изучали поверхность и строение планеты. Но получить ответ на такой, всех волнующий вопрос: «есть ли жизнь на Марсе?», пока так и не сумели. Марс вращается по своей, немного вытянутой орбите, вокруг Солнца за 687 земных суток, со скоростью 24 км/с. Ее радиус составляет 1,525 астрономических единиц. Расстояние от Земли до Марса, постоянно меняется от минимального 55 млн. км, к максимальному 400 млн. км. Великими противостояниями названы те периоды времени, повторяющиеся раз в 16 – 17 лет, когда расстояние между двумя этими планетами становиться меньше 60 млн. км. Сутки на Марсе, всего на 41 минуту больше земных и составляют 24 часа 62 минуты. Смена дня и ночи, а так же времен года, тоже практически повторяет земные. Так же есть и климатические пояса, но из-за большего удаления от Солнца, они гораздо суровее, чем на нашей планете. Так, средняя температура составляет около –50 °C. Радиус Марса равен 3397 км, что практически вдвое меньше радиуса Земли – 6378.
Поверхность и строение Марса
Марс, наравне с другими планетами земной группы, состоит из коры толщиной до 50 км, мантии до 1800 км и ядра, диаметром 2960 км.
В центре Марса, плотность доходит до 8,5 г/м3. В ходе длительных исследований, было выяснено, что что внутренне строение Марса и его нынешняя поверхность состоит в основном из базальта. Предполагается, что несколько миллионов, а может и миллиардов лет назад, на планете Марс была атмосфера. Соответственно вода находилась в жидком состоянии. Об этом свидетельствуют многочисленные русла рек – меандры, которые можно наблюдать и сейчас. Характерные геологические образование на их дне, указывают, что они протекали очень длительный период времени. Сейчас, для этого нет нужных условий и вода находиться только в слоях грунта, под самой поверхностью Марса. Это явление названо пермафрост (вечная мерзлота). Описание Марса и его характеристики часто встречается в докладах знаменитых исследователей «Красной планеты».
Остальная поверхность Марса и его рельеф, обладает не менее уникальными находками. Строение Марса отличается глубокими кратерами. В то же время, на этой планете, есть самая высокая гора во всей солнечной системе – Олимп – марсианский потухший вулкан высотой 27,5 км и диаметром 6000 м. Так же, присутствует грандиозная система каньонов Маринера длиной около 4 тыс. км и целый район древних вулканов – Элизиум.
Фобос и Деймос – естественные, но очень маленькие, спутники Марса. Они имеют не правильную форму, и по одной из версий, представляют собой, захваченные гравитацией Марса, астероиды. Спутники Марса Фобос (страх) и Деймос (ужас) – это герои древнегреческих мифов, в которых они помогали богу войны Аресу (Марсу), побеждать в сражениях. В 1877 году, их открыл астроном из Америки Асаф Холл. Вращение обоих спутников по своей оси происходит с одинаковым периодом, как и вокруг Марса, за счет этого они все время обращены к планете одной стороной. Деймос постепенно удается от Марса, а Фобос наоборот, притягивается еще больше. Но это происходит это очень медленно, поэтому, врятли наши ближайшие поколения, смогут увидеть падение или полный распад спутника, или его падение на планету.
Характеристики Марса
Масса: 6,4*1023 кг (0,107 массы Земли)
Диаметр на экваторе: 6794 км (0,53 диаметра Земли)
Наклон оси: 25°
Плотность: 3,93 г/см3
Температура поверхности: –50 °C
Период обращения вокруг оси (сутки): 24 часа 39 мин 35 секунд
Расстояние от Солнца (среднее): 1,53 а. е. = 228 млн. км
Период обращения вокруг Солнца по орбите (год): 687 дней
Скорость вращения по орбите: 24,1 км/с
Эксцентриситет орбиты: e = 0,09
Наклон орбиты к эклиптике: i = 1,85°
Ускорение свободного падения: 3,7 м/c2
Спутники: Фобос и Деймос
Атмосфера: 95% углекислый газ, 2,7% азот, 1,6 % аргон, 0,2 % кислород
Основные характеристики Марса
© Владимир Каланов,
сайт
"Знания-сила".
Атмосфера Марса
Состав и другие параметры атмосферы Марса к настоящему времени определены достаточно точно. Атмосфера Марса состоит из углекислого газа (96%), азота (2,7%) и аргона (1,6%). Кислород присутствует в ничтожном количестве (0,13%). Водяные пары́ представлены в виде следов (0,03%). Давление на поверхности составляет всего 0,006 (шесть тысячных) от давления на поверхности Земли. Марсианские облака́ состоят из паро́в воды и углекислого газа и выглядят примерно как перистые облака́ над Землёй.
Цвет марсианского неба красноватый из-за присутствия в воздухе пы́ли. Крайне разреженный воздух слабо переносит тепло, поэтому в разных районах планеты велика́ разница температур.
Несмотря на разреженность атмосферы, нижние её слои представляют достаточно серьёзную преграду для космических аппаратов. Так, конусные защитные оболочки спускаемых аппаратов «Маринер-9» (1971 г.) при прохождении марсианской атмосферы от самых верхних её слоёв до расстояния 5 км от поверхности планеты нагревались до температуры 1500°C . Марсианская ионосфера простирается в пределах от 110 до 130 км над поверхностью планеты.
О движении Марса
Марс можно увидеть с Земли невооружённым глазом. Его видимая звёздная величина достигает −2,9m (при максимальном сближении с Землёй), уступая по яркости лишь Венере, Луне и Солнцу, но бо́льшую часть времени Юпитер для земного наблюдателя является более ярким, чем Марс. Марс движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, то удаляясь от светила на 249,1 млн. км, то приближаясь к нему до расстояния 206,7 млн. км.
При внимательном наблюдении за движением Марса можно заметить, что в течение года направление его движения по небосклону меняется. Кстати, это заметили ещё древние наблюдатели. В определённый момент кажется, что Марс движется в обратном направлении. Но это движение лишь кажущееся с Земли. Никакого обратного движения по своей орбите Марс, естественно, совершать не может. А видимость обратного движения создается потому, что орбита Марса по отношению к орбите Земли внешняя, а средняя скорость движения по орбите вокруг Солнца у Земли выше (29,79 км/с), чем у Марса (24,1 км/с). В момент, когда Земля начинает обгонять Марс в своём движении вокруг Солнца, и создаётся впечатление, что Марс начал обратное или, как называют астрономы, ретроградное движение. Схема обратного (ретроградного) движения хорошо иллюстрирует это явление.
Основные характеристики Марса
| Наименование параметров | Количественные показатели |
| Среднее расстояние до Солнца | 227,9 млн. км |
| Минимальное расстояние до Солнца | 206,7 млн. км |
| Максимальное расстояние до Солнца | 249,1 млн. км |
| Диаметр экватора | 6786 км (Марс почти вдвое меньше Земли по размерам - его экваториальный диаметр составляет ~53 % земного) |
| Средняя орбитальная скорость вращения вокруг Солнца | 24,1 км/с |
| Период вращения вокруг собственной оси (Сидерический экваториальный период вращения) | 24ч 37 мин 22,6 с |
| Период обращения вокруг Солнца | 687 сут |
| Известные естественные спутники | 2 |
| Масса (Земля = 1) | 0,108 (6,418×10 23 кг) |
| Объём (Земля = 1) | 0,15 |
| Средняя плотность | 3,9 г/см³ |
| Средняя температура поверхности | минус 50°С (перепад температур составляетот −153 °C на полюсе зимой и до +20 °C на экваторе в полдень) |
| Наклон оси | 25°11" |
| Наклон орбиты по отношению к эклиптике | 1°9" |
| Давление на поверхности (Земля = 1) | 0,006 |
| Состав атмосферы | СО 2 - 96%, N - 2,7%, Ar - 1,6%, O 2 - 0,13%, H 2 O (пары) - 0,03% |
| Ускорение свободного падения на экваторе | 3,711 м/с² (0,378 земного) |
| Параболическая скорость | 5,0 км/с (для Земли 11,2 км/с) |
Из таблицы видно, с какой высокой точностью определены основные параметры планеты Марс. Это не вызывает удивления, если иметь ввиду, что для астрономических наблюдений и исследований теперь используются самые современные научные методы и высокоточная аппаратура. Но совсем с другим чувством мы относимся к таким фактам из истории науки, когда учёные прошлых веков, часто не имевшие в своём распоряжении никаких астрономических приборов, кроме самых простых телескопов с небольшим увеличением (максимум в 15-20 раз), производили точные астрономические вычисления и даже открывали законы движения небесных тел.
Для примера вспомним, что итальянский астроном Джандоменико Кассини уже в 1666 году (!) определил время вращения планеты Марс вокруг своей оси. Его вычисления дали результат 24 часа 40 минут. Сравните этот результат с периодом вращения Марса вокруг своей оси, определённым с помощью современных технических средств (24 часа 37 мин. 23 секунды). Нужны ли тут наши комментарии?
Или такой пример. Иоганн Кеплер в самом начале XVII века открыл законы движения планет, не располагая ни точными астрономическими приборами, ни математическим аппаратом для вычисления площадей таких геометрических фигур как эллипс и овал. Страдая от дефекта зрения, он проводил точнейшие астрономические измерения.
Подобные примеры показывают большое значение активности и воодушевления в науке, а также преданности делу, которому человек служит.
© Владимир Каланов,
"Знания-сила"
Уважаемые посетители!
У вас отключена работа JavaScript . Включите пожалуйста скрипты в браузере, и вам откроется полный функционал сайта!Среди всех планет Марс по своим климатическим условиям наиболее близок к Земле. Несмотря на отрицательные результаты первых экспериментов по поиску жизни на Марсе, эта проблема до сих пор считается открытой. В XIX и XX вв. астрономы усиленно изучали Марс с помощью наземных телескопов, полагая, что на его поверхности есть, как минимум, растительная жизнь. Последние 40 лет Марс интенсивно исследуют с помощью межпланетных аппаратов, не прекращая его наблюдения наземными и космическими телескопами. Нет сомнения, что Марс станет первой планетой, которую посетят пилотируемые экспедиции.
| Таблица 1. ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ О МАРСЕ | |
| Среднее расстояние от Солнца | 1,524 а.е. |
| Эксцентриситет орбиты | 0,093 |
| Наклон экватора к орбите | 25,2° |
| Экваториальный радиус | 3394 км |
| Масса | 0,107 массы Земли |
| Средняя плотность | 3,94 г/см 3 |
| Сила тяжести | 0,38 земной силы тяжести |
| Период вращения | 24 час. 37 мин. 23 сек. |
| Продолжительность солнечных суток | 24 час. 39 мин. 35 сек. |
| Продолжительность года | 1,88 земного года |
| Атмосфера | разреженная (95% углекислого газа, 2,5% азота, 1,6% аргона) |
| Магнитное поле | очень слабое, |
| Спутники | Фобос и Деймос. |
Движение Марса.
С точки зрения земного наблюдателя Марс относится к «верхним» планетам: вместе с планетами-гигантами (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), а также карликовой «двойной планетой» Плутоном Марс движется за пределом орбиты Земли. Внутри же земной орбиты, ближе к Солнцу, движутся две «внутренние» планеты – Меркурий и Венера. Однако по своим физическим свойствам Марс входит в группу планет земного типа (Меркурий, Венера, Земля и Марс). Планеты земной группы схожи между собой тем, что это небольшие, каменистые и довольно плотные тела. Они сравнительно медленно вращаются вокруг своих осей, лишены колец и имеют мало или совсем не имеют спутников: у четырех планет этой группы в сумме всего три спутника – земная Луна и марсианские Фобос и Деймос.
В истории астрономии изучение движения Марса сыграло особую роль: использую многолетние наблюдения Тихо Браге за перемещением Марса относительно звезд, Иоганн Кеплер смог впервые верно определить форму планетных орбит. Он доказал, что орбита Марса – эллипс. Это удалось Кеплеру лишь потому, что эллиптичность марсианской орбиты относительно высока, заметно выше, чем у всех планет, доступных для детального наблюдения в дотелескопическую эпоху.
Период обращения Марса по орбите составляет около 687 земных суток или около 670 марсианских суток, которые лишь немногим длиннее земных (см . табл. 1). Одинаковое взаимное расположение Марса, Земли и Солнца повторяется в среднем через каждые 780 сут. – это синодический период обращения Марса. В частности, с такой периодичностью происходят противостояния Марса, при которых он наблюдается с Земли приблизительно в точке, противоположной Солнцу; отсюда и термин – противостояние Марса и Солнца на земном небосводе. В эти периоды Марс особенно удобен для изучения его поверхности в телескоп.
В зависимости от времени года, т.е. от положения Земли на орбите, в момент противостояния расстояние до Марса может быть от 56 до 101 млн. км. Если противостояние происходит в июле-сентябре, то расстояние составляет 56–60 млн. км; такие близкие противостояния называют великими (см . ВЕЛИКИЕ ПРОТИВОСТОЯНИЯ МАРСА). В эти моменты видимый с Земли диаметр диска Марса достигает 25І , а блеск поднимается до 2,5 звездной величины, сравниваясь с блеском Юпитера и уступая лишь Венере.
Сезонные изменения на Марсе происходят в течение года подобно земным: наклон экватора к плоскости орбиты для Марса равен 25,2°, для Земли 23,4°. Год Марса делится на четыре сезона моментами равноденствий и солнцестояний: от весеннего равноденствия до летнего солнцестояния – весна, и т.д. Поскольку период обращения Марса вокруг Солнца вдвое больше земного, продолжительность сезонов также вдвое больше. К тому же, по длительности марсианские сезоны больше отличаются друг от друга, чем земные. Причина этого в существенной эллиптичности марсианской орбиты, из-за чего в разных точках орбиты Марс движется с разной скоростью. Например, в южном полушарии Марса весна длится 146 земных суток, лето – 160 сут, осень – 199 сут, зима – 182 сут.
В течение северной весны Марс находится на большем удалении от Солнца (в области афелия орбиты), а поэтому солнечная радиация, достигающая планеты в этот период, составляет лишь 70% радиации в период ближайшего положения к Солнцу (в перигелии). При прохождении Марсом перигелия средняя температура поверхности по дневному полушарию планеты на 25–30 градусов выше, чем в афелии. По этой причине осень и зима в северном полушарии Марса менее суровые, чем в южном, а южное лето в отличие от северного болеежаркое.
Природа Марса.
По размеру Марс вдвое больше Луны и вдвое меньше Земли. Сила притяжения на поверхности Марса в точности заключена между земной и лунной. Средняя плотность Марса также заключена между плотностью Луны и Земли, хотя ближе к лунной. И еще одно качество объединяет Луну и Марс: это наиболее изученные (после Земли) объекты Солнечной системы.
Однако Марс даже в период великого противостояния в 150 раз дальше от нас, чем Луна, поэтому его изучение традиционными астрономическими методами представляет сложную проблему. Тем не менее до начала космической эры астрономы точно измерили длину марсианских суток, составили грубую карту поверхности Марса, обнаружили у него атмосферу, в основном состоящую из углекислого газа. Довольно точно была измерена температура поверхности Марса, которая, как и предполагалось, оказалась ниже, чем на Земле, и равна примерно –30°С (средняя температура на Земле составляет около +15°С).
Измерения с борта автоматических станций – искусственных спутников Марса – значительно уточнили эти данные. Средняя температура оказалась еще ниже, около –60°С. Летом на экваторе она поднимается до нуля, но зимой в полярных областях опускается до –150° С. Из-за разреженной атмосферы суточные перепады температуры поверхности очень велики: до 70 градусов. Однако уже на небольшой глубине грунта, около 25 см, температура в течение суток и даже года меняется мало; в тропиках она близка к –60 °С.
Большое внимание астрономов всегда привлекали яркие белые пятна, располагающиеся в полярных областях Марса. Если начать наблюдения полярной шапки на каком-нибудь из полушарий Марса в конце зимы, то можно заметить, что вначале она занимает очень большое пространство, примерно 10 млн. км 2 , но с течением времени начинает уменьшаться, сначала медленно, а затем все быстрее. К середине весны появляются темные полосы, рассекающие полярную шапку на ряд отдельных областей различной яркости. От основного массива отделяются по краям небольшие участки, которые через некоторое время постепенно исчезают. В течение лета полярная шапка продолжает уменьшаться и становится совсем небольшой. К концу лета над полярной областью появляются беловатые размытые пятна, которые быстро увеличиваются и вскоре распространяются на всю полярную область и частично даже на умеренные широты. Эта светлая подвижная дымка сохраняется всю осень и зиму и рассеивается только к концу зимы. После этого снова становится видимой большая полярная шапка, сначала немного тусклая, а затем принимающая яркую белую окраску и покрывающая, как и в конце предыдущего года, значительное пространство.
Природа северной и южной полярных шапок неодинакова. Северная шапка больше по размеру и состоит главным образом из водяного льда, а южная – в основном из замерзшего углекислого газа. Причина этого в различии средней температуры и продолжительности сезонов в северном и южном полушариях. Толщина снежного покрова на большей части поверхности полярных шапок не превышает нескольких сантиметров.
В средних широтах поверхность Марса, лишенная снежного покрова, довольно светлая и в основном имеет красновато-оранжевый оттенок. Эти области называют «пустынями»; их окраска определяется присутствием гидратов окислов железа, образующих слой красной пудры на зернах силикатного песка – основной составляющей поверхности. Ближе к экватору встречаются зеленовато-серые пятна («моря»), в целом занимающие около трети поверхности; они темнеют с наступлением весны. В прошлом высказывалось мнение, что это болотистые равнины, но теперь совершенно очевидно, что обширных открытых водоемов на Марсе нет.
Поверхность Марса весьма неровная, перепад высот на ней достигает 30 км. На Земле он заметно меньше: от дна Марианской впадины до вершины Эвереста около 20 км. За уровень отсчета высоты на Марсе обычно принимают эквипотенциальную поверхность с давлением атмосферы 6,1 мбар. Это давление на диаграмме состояния воды соответствует «тройной точке»: при более высоком давлении вода может быть в трех агрегатных состояниях (в зависимости от температуры) – твердом, жидком и газообразном. Но если давление ниже, то при нагревании лед сразу переходит в пар, минуя жидкую фазу. На самых значительных возвышенностях Марса давление атмосферы около 3 мбар, а на дне каньонов – около 10 мбар; там вода может быть в жидком состоянии.
В среднем давление у поверхности Марса почти в 200 раз меньше нормального атмосферного давления у поверхности Земли на уровне моря и близко к давлению на высоте 40 км, куда на Земле не поднимаются самолеты и аэростаты. Атмосфера Марса очень сухая. Толщина условно осажденного слоя воды в ней составляет всего около 0,05 мм даже вблизи тающей полярной шапки в разгар лета (в земной атмосфере слой воды в сотни раз больше). По мере удаления от тающей полярной шапки количество пара в атмосфере уменьшается до нескольких микрометров.
Тем не менее, уже первые снимки автоматических станций показали, что некоторые детали марсианского рельефа обязаны своим происхождением потокам воды. Например, извилистое русло древней марсианской реки Нергал с притоками. Его длина достигает 400 км. В долине Нергала давно нет воды. По-видимому, река впадала в огромное водохранилище, образованное широкой низменностью в районе каньона Узбой и цепи кратеров Холден-Хейл. Извилистая форма Нергала напоминает русла земных рек. Были обнаружены и другие долины такой же природы, указывающие, что на сухой планете Марс когда-то бушевали водные потоки.
Впрочем, возможно, что и в наше время на Марсе иногда «бегут ручьи». На это указывают снимки высокого разрешения, переданные с орбиты Марса в последние годы аппаратами «Марс Глобал Сервейор» и «Марс Одиссей» (США). На склонах некоторых долин и кратеров обнаружились объекты нового типа; возможно, это водные или водно-грязевые потоки, возникающие в наши дни, буквально у нас на глазах. Присутствие на Марсе жидкой воды значительно повышает его шансы быть прибежищем жизни.
| Таблица 2. ВАЖНЕЙШИЕ ЭКСПЕДИЦИИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ К МАРСУ | |||
| Дата запуска | Название аппарата | Страна | Содержание экспедиции |
| 28 ноября 1964 | Маринер-4 | США | Первый успешный пролет вблизи Марса (15 июля 1965). Передана 21 фотография поверхности. |
| 29 мая 1971 | Марс-3 | СССР | Первая мягкая посадка на Марс (2 декабря 1971). С поверхности передавались данные в течение 20 сек. |
| 30.05.1971 | Маринер-9 | США | Первый искусственный спутник Марса. Исследование с орбиты поверхности Марса (с 14 ноября 1971) и его спутников – Фобоса и Деймоса. |
| 20 августа 1975 9 сентября 1975 |
Викинг-1 Викинг-2 |
США | Первая успешная посадка на Марс (20 июля 1976 и 3 сентября 1976). Поиски жизни и многолетние исследования поверхности и климата. |
| 7 ноября 1996 | Марс ГлобалСервейор | США | Длительное исследование Марса с орбиты (с 12 сентября 1997). |
| 4 декабря 1996 | Марс Пасфайндер | США | Мягкая посадка на Марс (4 июля 1997); доставлен первый автоматический самоходный аппарат «Соджорнер» для исследования состава поверхности. |
Поиск жизни на Марсе.
В середине 20 в. экзобиологи возлагали на Марс большие надежды, и не только потому, что некоторые астрономы видели на его поверхности множество тонких прямых линий – «каналов», – что дало повод фантастам и фантазерам говорить об искусственных оросительных сооружениях на поверхности Марса. Эта планета действительно более других похожа на Землю и, вероятно, могла бы стать прибежищем для самых неприхотливых форм земной жизни.
Несколько автоматических экспедиций к Марсу и особенно посадки на его поверхность позволили близко познакомиться с ландшафтом и климатом планеты (см . табл. 2). Полученные данные разочаровали экзобиологов. Даже летним днем температура на Марсе редко поднимается выше 0°С, а ночью может опускаться до –120°С. Бедная атмосфера Марса почти не содержит паров воды и лишена кислорода. Поверхность Марса значительно интенсивнее бомбардируется метеоритами , чем поверхность Земли. Не исключено, что в прошлом падение крупных метеоритов (астероидов) вызывало сильные климатические изменения, опасные для биосферы Марса, разумеется, если она существовала.
Анализируя условия для жизни на Марсе, следует также учитывать, что эта планета практически лишена магнитосферы, защищающей от космических лучей. Магнитное поле Марса очень слабое, вероятно, обязано суммарному эффекту палеомагнитных полей на отдельных участках поверхности. Его напряженность на экваторе составляет от 0,07 до 0,8 мкТ (на Земле около 30 мкТ).
Можно с уверенностью сказать, что в нынешнюю эпоху условия на Марсе неблагоприятны для возникновения жизни: там холодно, сухо, очень разрежен и лишен кислорода воздух, который не в состоянии задержать сильное ультрафиолетовое излучение Солнца, стерилизующее поверхность планеты. Несколько специальных приборов, доставленных на Марс в 1976 посадочными блоками «Викинг-1 и 2» (США), не обнаружили органического вещества в грунте планеты.
Сейчас практически не осталось надежды обнаружить на Марсе активную жизнь. Однако история Марса, возможно, знала периоды более благоприятные для жизни. Есть признаки того, что климат Марса существенно менялся: в далеком прошлом по его поверхности текла вода. Как уже отмечалось, на детальных изображениях планеты, переданных искусственными спутниками Марса, видны следы водной эрозии – овраги и пустые русла рек. Зонд «Марс Пасфайндер» (США), совершивший в 1997 мягкую посадку на Марс и доставивший первый автоматический марсоход «Соджорнер», обнаружил в геологическом строении поверхности признаки мощных водных течений, имевших место в отдаленные эпохи.
Долговременные вариации марсианского климата могут быть связаны с изменением наклона его полярной оси. При небольшом повышении температуры планеты ее разреженная атмосфера может стать в 100 раз плотнее за счет испарения льдов полярных шапок и возможного слоя вечной мерзлоты. Поэтому не исключено, что жизнь на Марсе когда-то существовала. Точно ответить на этот вопрос будет возможно лишь после изучения образцов марсианского грунта. Но их доставка на Землю – сложная задача.
К счастью, природа иногда дарит ученым неожиданную удачу: из тысяч найденных на Земле метеоритов некоторые, возможно, прилетели с Марса: микроскопические пузырьки газа в них имеют такой же состав, как атмосфера Марса. Такие находки называют «шерготтитами» или SNC-метеоритами, поскольку первые такие «камни» нашли вблизи населенных пунктов Шерготти (Индия), Накла (Египет) и Шассиньи (Франция). К этой же группе относится и найденный в Антарктиде метеорит ALH 84001; он значительно старше остальных и содержит полициклические ароматические углеводороды, возможно, имеющие биологическое происхождение. С середины 1990-х по поводу этого метеорита идут жаркие научные споры: астрономы уверены, что перелет вещества с планеты на планету возможен – его выброс может произойти под действием мощного астероидного удара; однако далеко не все биологи согласны, что в метеорите ALH 84001 действительно есть следы марсианской жизни.
Понятно, что оставаясь на Земле, не удастся разрешить проблему жизни на Марсе. Исследования метеорита ALH 84001 стимулировали интерес общественности к этой проблеме, поэтому в 1999 правительство Великобритании одобрило план создания межпланетной станции «Бигль-2», которая 2 июня 2003 отправилась на Марс и вновь попытается найти там следы жизни. Станция названа в честь судна, на котором в 1830 совершил исследовательское плавание Чарльз Дарвин. Новую экспедицию ученые рассматривают как продолжение исследований происхождения жизни, начатых Дарвином полтора века назад.
