Пылевые бури на Марсе. Возможно ли их предсказание? Сможем ли мы прогнозировать пылевые бури на Марсе? Песчаные бури на марсе

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

Планета Марс, как и другой близкий сосед Земли, Венера, со времен античности подвергается самому пристальному изучению астрономов. Видимая и невооруженному глазу, она с древности была окутана тайной, легендами и домыслами. И сегодня о Красной планете нам известно далеко не все, однако многие сведения, полученные за столетия наблюдения и изучения, развеяли некоторые мифы, помогли человеку понять многие процессы, происходящие на этом космическом объекте. Температура на Марсе, состав его атмосферы, особенности движения по орбите после усовершенствования технических методов исследования и начала космической эры успели перейти из разряда предположений в ранг неоспоримых фактов. Тем не менее многие данные об одновременно столь близком и таком далеком соседе еще только предстоит объяснить.

Четвертый

Марс располагается в полтора раза дальше от Солнца, чем наша планета (расстояние оценивается в 228 млн км). По этому параметру он занимает четвертое место. За орбитой Красной планеты лежит Главный пояс астероидов и «владения» Юпитера. Вокруг нашего светила она облетает примерно за 687 дней. При этом орбита Марса сильно вытянута: перигелий ее располагается на расстоянии 206,7, а афелий — 249,2 млн км. А сутки длятся здесь всего лишь почти на 40 минут дольше, чем на Земле: 24 часа и 37 минут.

Меньший брат

Марс относится к планетам земной группы. Основные вещества, составляющие его структуру, — это металлы и кремний. Среди схожих объектов по своим габаритам он опережает только Меркурий. Диаметр Красной планеты составляет 6786 километров, что примерно в два раза меньше, чем у Земли. Однако по массе Марс уступает нашему космическому дому в 10 раз. Площадь всей поверхности планеты чуть превышает площадь земных материков, вместе взятых, без учета просторов Мирового океана. Плотность здесь также ниже — составляет всего 3,93 кг/м 3 .

Поиски жизни

Несмотря на очевидное отличие Марса от Земли, долгое время он считался реальным кандидатом на звание обитаемой планеты. До начала космической эры ученые, наблюдавшие красноватую поверхность этого космического тела в телескоп, периодически обнаруживали признаки жизни, которые вскоре, правда, находили более прозаическое объяснение.

Со временем были четко определены условия, при которых вне Земли могли появиться хотя бы простейшие организмы. В их число входят определенные температурные параметры и наличие воды. Многие исследования Красной планеты ставили своей целью обнаружить, сложился ли там подходящий климат, и по возможности найти следы жизни.

Температура на Марсе

Красная планета — негостеприимный мир. Значительная удаленность от Солнца заметно сказывается на климатических условиях этого космического тела. Температура на Марсе по Цельсию варьирует в среднем от -155º до +20º. Здесь значительно холоднее, чем на Земле, поскольку в полтора раза дальше располагающееся Солнце согревает поверхность наполовину слабее. Эти не самые благоприятные условия усугубляются разреженной атмосферой , хорошо пропускающей радиацию, как известно, губительную для всего живого.

Подобные факты снижают до минимума шансы обнаружить на Марсе следы существующих или некогда вымерших организмов. Однако точка в этом вопросе пока не поставлена.

Определяющие факторы

Температура на Марсе, как и на Земле, зависит от положения планеты относительно светила. Максимальный ее показатель (20-33º) наблюдается днем в районе экватора. Минимальные значения (до -155º) достигаются поблизости от Южного полюса. Для всей территории планеты характерны значительные температурные колебания.

Эти перепады влияют как на климатические особенности Марса, так и на его внешний облик. Главная, заметная даже с Земли, деталь его поверхности — полярные шапки. В результате значительного нагрева летом и охлаждения в зимний период они претерпевают ощутимые изменения: то уменьшаются вплоть до практически полного исчезновения, то вновь увеличиваются.

Есть ли вода на Марсе?

Когда в одном из полушарий наступает лето, соответствующая полярная шапка начинает уменьшаться в размерах. Из-за ориентации оси планеты во время ее приближения к точке перигелия к Солнцу обращается южная половина. В результате лето здесь несколько жарче, и полярная шапка исчезает практически полностью. На севере такого эффекта не наблюдается.

Изменения размеров полярных шапок натолкнули ученых на мысль, что они состоят из не совсем обычного льда. Собранные на сегодняшний момент данные позволяют сделать предположение, что немалую роль в их образовании играет углекислый газ, который в большом количестве содержит атмосфера Марса. В холодное время года температура здесь достигает отметки, при которой обычно он превращается в так называемый сухой лед. Именно он начинает таять с приходом лета. Вода же, по мнению ученых, также присутствует на планете и составляет ту часть полярных шапок, которая остается неизменной и с повышением температуры (нагрев недостаточен для ее исчезновения).

Планета Марс при этом не может похвастаться наличием главного источника жизни в жидком состоянии. Надежду на его обнаружение долгое время вселяли участки рельефа, очень напоминающие русла рек. До сих пор до конца не понятно, что могло привести к их формированию, если на Красной планете никогда не было жидкой воды. В пользу «сухого» прошлого свидетельствует атмосфера Марса. Ее давление столь незначительно, что точка кипения воды приходится на непривычно низкие для Земли температуры, то есть она может существовать здесь только в газообразном состоянии. Теоретически в прошлом у Марса могла бы быть более плотная атмосфера, но тогда от нее остались бы следы в виде тяжелых инертных газов. Однако до сих пор они обнаружены не были.

Ветры и бури

Температура на Марсе, точнее, ее перепады, приводит к быстрому перемещению воздушных масс в полушарии, где наступила зима. Ветры, возникающие при этом, достигают 170 м/с. На Земле подобные явления сопровождались бы ливнями, однако Красная планета не обладает достаточными для этого запасами воды. Здесь возникают пылевые бури, настолько масштабные, что порой охватывают всю планету. В остальное же время тут почти всегда ясная погода (для образования значительного количества облаков также нужна вода) и очень прозрачный воздух.

Несмотря на относительно небольшой размер Марса и его непригодность для жизни, ученые связывают с ним большие надежды. Здесь в будущем планируется размещение баз для добычи полезных ископаемых и осуществления различной научной деятельности. Насколько реальны такие проекты, пока сказать трудно, однако непрерывное развитие техники свидетельствует в пользу того, что в скором времени человечество будет способно воплощать самые смелые идеи.

НАСА рассказало правду и вымыслы об опасностях пылевых бурь на Марсе, некоторые из них могут быть заметны с наземных телескопов. Эту информацию использовали в создании нового фильма «Марсианин» режиссера Ридли Скотта. Об этом сообщается на сайте НАСА.

События фильма «Марсианин», который выйдет на экраны в октябре 2015 года, начинаются с того, что герой Энди Уира (астронавт Марк Уитни) сталкивается с сильной пылевой бурей. Она срывает передающую антенну и разрушает часть лагеря. НАСА не отрицает, что пылевые бури являются одной из неприятных особенностей Красной планеты.

«Каждый год на Марсе наблюдаются умеренно-большие пылевые бури, которые охватывают районы размером с земной континент и длятся неделями», - сказал планетолог Майкл Смит из Центра космических полетов Годдарда НАСА в Гринбелте (штат Мэриленд).

Между тем на Красной планете, как отметил ученый, наблюдаются и гораздо более сильные штормы. Глобальные пылевые бури формируются из умеренно-больших и проявляют себя в среднем раз в три марсианских года (этому соответствует примерно 5,5 земных года).

Однако, как отмечает ученый, маловероятно, что эти пылевые бури смогут даже потревожить волосы астронавта на Красной планете (если последний решится снять скафандр). Кроме того, даже глобальные пылевые бури, скорее всего, не в состоянии опрокинуть или разрушить какое-либо оборудование.

Это связано с тем, что скорость самых сильных ветров на Марсе не превышает 27 метров в секунду, что ниже скорости некоторых ураганных ветров на Земле более чем вдвое. Кроме того, плотность марсианской атмосферы в сто раз меньше, чем земной.

«Главное отличие между Землей и Марсом состоит в том, что атмосферное давление на Красной планете намного меньше, - сказал специалист в области физики плазмы Уильям Фаррелл.- Таким образом, все частицы в атмосфере Марса становятся ветром, но не с той же интенсивностью [по сравнению с Землей]».

Однако пылевые бури на Марсе не полностью безвредны. Отдельные небольшие частицы пыли могут нести электростатический заряд и «прилипать» к поверхностям, в частности иллюминаторам и механическим деталям научного оборудования.

Нейтрализация электростатических зарядов и устранение пылевых загрязнений является одной из основных задач, которую решают инженеры, проектирующие оборудование для исследований Марса.

Эта пыль является большой проблемой для солнечных батарей. Даже небольшие пылевые бури способны занести на солнечные панели достаточное количество частиц для того, чтобы значительно уменьшить поступление солнечной энергии.

В фильме «Марсианин» астронавт Уитни ежедневно устраняет пылевые загрязнения с солнечных панелей. Также НАСА отмечает, что глобальные бури на Марсе могут также привести к некоторому затемнению атмосферы Красной планеты.

«Мы действительно беспокоились об энергии марсоходов. Роверы Spirit и Opportunity, которые высадились на Марсе в 2004 году, только раз испытали на себе глобальный шторм (в 2007 году) и на несколько недель прекратили свою работу, перейдя в режим выживания», - сказал Смит.

Чаще всего глобальные пылевые бури на Марсе происходят в летнее время в южном полушарии планеты. Как и на Земле, времена года на Красной планете обусловлены ее наклоном к плоскости орбиты. Однако орбита Марса более вытянута по сравнению с Землей, что означает, что в течение марсианского года одна из сторон планеты нагрета сильнее, чем другая.

Между тем ученым пока не известна истинная причина длительных промежутков между штормами. Наблюдения за ними проводятся с 1909 года, когда на Красной планете впервые наблюдалась глобальная буря. Последний раз это природное явление было замечено в 2007 году. Ученые надеются в ближайшее время наблюдать его снова.

Во время исследования Марса советскими автоматическими станциями "Марс-2", "Марс-3" и американской станцией "Маринер-9" на планете разразилась сильнейшая пыльная буря. Она началась в сентябре 1971 года.

В тот день обсерватории Земли обнаружили белую облачную полосу длиной примерно 2400 и шириной 400 километров. Потом полоса пожелтела и стала быстро, со скоростью около 100 километров в сутки, распространяться в западном направлении по планете, покрывая ее желтой дымкой. Через 16 дней густая пелена окутала все западное полушарие Марса. К концу октября на планете уже ничего нельзя было различить. Атмосфера начала очищаться только в середине декабря 1971 года.

Почему возникают на Марсе столь сильные пыльные бури?

Первым помутнение отдельных областей Марса заметил французский астроном О. Фложерге в 1796-1809 годах. Около ста пятидесяти лет назад ученые впервые предположили, что желтые облака на планете состоят из частиц пыли. Позже было установлено, что эти облака появляются там, где поверхность Марса нагревается сильнее обычного.

Желтые облака почти каждый раз накрывают всю планету в то время, когда она находится вблизи перигелия - точки своей орбиты, наиболее близкой к Солнцу. В это время в южном полушарии Марса, там, где возникают глобальные бури, как раз начинается лето. Связь между нагревом планеты и появлением всемарсианской пыльной пелены не раз отмечалась астрономами. Они заметили ее в разные годы. Это годы великих противостояний Марса, когда он ближе всего подходит к Земле и когда мы лучше всего можем его рассмотреть.

Дальнейшие исследования показали, что подъем небольших количеств пыли в атмосферу Марса происходит почти всегда в теплое время года в марсианский полдень и послеполуденные часы. Это подтвердил анализ десятков тысяч фотографий, сделанных по программе Международного патруля планет.

Итак, большие пыльные бури на Марсе появляются при перегреве в поверхности планеты. Еще одно необходимое условие - ветер достаточно большой скорости: около 50 метров в секунду. Имеют значение также вертикальные движения в атмосфере и степень шероховатости поверхности.

Начало бури можно представить себе так. Сначала поднимаются частицы размером около 200 микрон. Более тяжелые ветер еще не может оторвать от поверхности, а более легкие не взлетают из-за вихрей. Скорость ветра возрастает - поднимаются крупные и мелкие частицы. Крупные тут же падают на поверхность и выбивают более мелкие вверх. Они, в свою очередь, поднимаются до больших высот. Поток может взвешивать частицы, удерживать их в себе. Размер частиц - один или несколько микронов.

Наконец пылевое облако достигло больших размеров, концентрация пыли в нем очень велика. Начинается новый этап: облако оказывает влияние на родивший и несущий его поток. Летящие частицы упорядочивают движение ветра, делают его более стабильным и потому более быстрым. Этот парадоксальный факт был установлен еще советскими учеными при изучении пыльных бурь в Казахстане. Земные пыльные бури порой достигают просто бешеной силы - скорость ветра нередко превышает 40 метров в секунду.

На Марсе перепады температур у поверхности планеты могут достигать 100 градусов Цельсия. Температура также резко может меняться с высотой - в пределах буквально нескольких метров. Это создает неустойчивость атмосферы и способствует увеличению скорости ветра с высотой. Понятно, почему пыльные бури возникают в теплое время года - нагрев поверхности делает марсианскую атмосферу наиболее неустойчивой.

И наконец, еще одно обстоятельство. Когда планета покрыта пыльным облаком, значительная часть солнечной радиации поглощается пылью в атмосфере планеты. Поэтому атмосфера становится теплее, а поверхность планеты - холоднее обычного. Из-за этого под пыльными облаками могут возникать сильные вихри. Они становятся новыми поставщиками пыли в облако. Прекратится это только тогда, когда облако станет достаточно большим и уменьшит температурные контрасты в атмосфере. Частицы пыли начнут выпадать.

А что наша планета? Пыльные бури на Земле относятся к разряду наиболее опасных явлений природы. Чтобы бороться с ними, надо все знать о них. Вот почему изучение пыльных бурь в планетологии так интересно и важно.