Марс по отношению к земле


Марс по отношению к земле

  • Планеты

Марс четвертая планета от Солнца и последняя из планет земной группы.

Свое название планета получила благодаря ярко-красному цвету. В Древней Греции и Риме красный цвет ассоциировался с кровью и войной, поэтому название было дано в честь бога войны – Марса.
При ближайшем рассмотрении цвет поверхности Марса больше оранжевый, нежели красный. Такой оттенок возникает из-за большого содержания оксида железа. Ученые предполагают, что контакт с кислородом привел к окислению железа, а сильные пылевые штормы со временем разнесли ржавые частички по всей поверхности.

При всем этом Марс является второй самой маленькой планетой в Солнечной системе после Меркурия.

Основные характеристики


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;

вокруг Солнца по орбите (год): 687 дней

Расстояние от Солнца (среднее): 1,53 а. е. = 228 млн. км
Скорость вращения по орбите:

Наклон орбиты к эклиптике:

24,1 км/с

i = 1,85°

Ускорение свободного падения 3,7 м/c2
Спутники: Фобос и Деймос

Строение Марса

Ученые могут только предполагать, какова структура Марса, опираясь на данные с орбитальных аппаратов, исследования метеоритов и опыт изучения других планет. Есть основания считать, что Марс, как и Земля, имеет трехслойную структуру:

  • Ядро. Скорее всего, большую часть ядра составляет железо, сера и никель. Знания о плотности планеты и силе магнитного поля позволяют думать, что ядро Марса твердое и значительно меньше земного, примерно 2000км.
  • Мантия по составу похожа на Земную. Возможно, в ее состав входят такие радиоактивные элементы, как уран, торий и калий. Их распад нагревает мантию до 1500°.
  • Кора Марса неоднородна по толщине: слой увеличивается от северного полушария к южному. В основном она состоит из вулканического базальта.

Поверхность

Марс по отношению к земле

Благодаря роботизированным аппаратам, отправленным на Марс, удалось составить его подробную карту. Как оказалось, поверхность Марса очень напоминает Земную. Здесь есть равнины и горы, расщелины и вулканы.


Равнины.

Бо́льшую часть Марса, а особенно его северное полушарие, покрывают пустынные низменные равнины. Одна из них считается самой большой по площади низменностью во всей Солнечной системе, а ее относительная гладкость, возможно, является следствием нахождения здесь воды в далеком прошлом.

Каньоны.

Целая сеть каньонов покрывает поверхность Марса. Они сосредоточены, главным образом на экваторе. Свое название – долина Маринера – эти каньоны получили в честь одноименной космической станции, которая зафиксировала их в 1971 году. Длина долины сопоставима с протяженностью Австралии и занимает примерно 4000км, а в глубину иногда уходит на 10км.

Вулканы.

На Марсе находится множество вулканов, в том числе самый большой вулкан Солнечной системы – Олимп. Его высота достигает 27 км, что в 3 раза превышает высоту Эвереста.

На сегодняшний день не обнаружено ни одного действующего вулкана, но наличие вулканических пород и пепла говорят об их былой активности.

Бассейны рек.

На поверхности равнин Марса ученые обнаружили углубления, похожие на следы протекавших здесь рек. Возможно, раньше температура здесь была значительно выше, что позволяло воде существовать в жидком виде.

Вода

До середины прошлого века учёные считали, что на Марсе можно найти воду в жидком состоянии, и это давало повод говорить, что жизнь на красной планете существует. Эта теория была основана на том факте, что на планете совершенно чётко просматривались светлые и тёмные участки, которые очень напоминали моря и материки, а тёмные длинные линии на карте планеты походили на долины рек. Но, после первого же полёта к Марсу, стало очевидно, что вода из-за слишком низкого атмосферного давления в жидком состоянии на семидесяти процентах планеты находиться не может.


Выдвигается предположение, что она всё же была: об этом факте свидетельствуют найденные микроскопические частички минерала гематита и других минералов, которые обычно формируются лишь в осадочных породах и явно поддавались воздействию воды.

Также многие учёные убеждены, что тёмные полосы на горных возвышенностях являются следами наличия жидкой солёной воды в настоящее время: водные потоки проступают в конце лета и исчезают в начале зимы. О том, что это вода, свидетельствует тот факт, что полосы не идут поверх препятствия, а как бы обтекают их, иногда при этом расходятся, а затем вновь сливаются (они очень хорошо заметны на карте планеты). Некоторые особенности рельефа говорят о том, что русла рек во время постепенного поднятия поверхности смещались и продолжали течь в удобном для них направлении.

Ещё одним интересным фактом, свидетельствующим о наличии воды в атмосфере, являются густые облака, появление которых связывают с тем, что неровный рельеф планеты направляет воздушные массы вверх, где они остывают, а находящийся в них водяной пар конденсируется в ледяные кристаллы.

Спутники Марса


Рядом с Марсом вращаются две его луны: Фобос и Деймос. В 1877 году их нашел Асаф Холл, давший наименования в честь персонажей из греческой мифологии. Это сыновья бога войны Ареса: Фобос – страх, а Деймос – ужас. Марсианские спутники продемонстрированы на фото.

Марс по отношению к земле

Диаметр Фобоса – 22 км, а отдаленность – 9234.42 – 9517.58 км. На орбитальный проход ему необходимо 7 часов и постепенно это время сокращается. Исследователи считают, что через 10-50 млн. лет спутник врежится в Марс или же будет разрушен гравитацией планеты и образует кольцевую структуру.

Деймос в диаметре имеет 12 км и вращается на дистанции в 23455.5 – 23470.9 км. На орбитальный маршрут уходит 1.26 дней. Марс также может располагать дополнительными лунами с шириной в 50-100 м, а между двумя крупными способно сформироваться пылевое кольцо.

Есть мнение, что ранее спутники Марса были обычными астероидами, которые поддались планетарной гравитации. Но у них наблюдаются круговые орбиты, что необычно для пойманных тел. Они также могли сформироваться из материала, вырванного от планеты в начале создания. Но тогда их состав должен была напоминать планетарный. Также мог произойти сильный удар, повторяя сценарий с нашей Луной.

Атмосфера и температура планеты Марс


Марс по отношению к земле

Красная планета располагает тонким атмосферным слоем, который представлен углекислым газом (96%), аргоном (1.93%), азотом (1.89%) и примесями кислорода с водой. В ней много пыли, размер которой достигает 1.5 микрометра. Давление – 0.4-0.87 кПа.

Большое расстояние от Солнца к планете и тонкая атмосфера привели к тому, что температура Марса низкая. Она скачет между -46°C до -143°C зимой и может прогреваться до 35°C летом на полюсах и в полдень на экваториальной линии.

Существуют предположения, что в прошлом атмосфера могла быть более плотной, а климат — тёплым и влажным, и на поверхности Марса существовала жидкая вода и шли дожди. Доказательством этой гипотезы является анализ метеорита ALH 84001, показавший, что около 4 миллиардов лет назад температура Марса составляла 18 ± 4 °C.

Марс отличается активностью пылевых бурь, которые способны имитировать мини-торнадо. Они образуются благодаря солнечному нагреву, где более теплые воздушные потоки поднимаются и формируют бури, простирающиеся на тысячи километров.

При анализе в атмосфере также нашли следы метана с концентрацией 30 частичек на миллион. Значит, он освобождался из конкретных территорий. Исследования показывают, что планета способна создавать в год до 270 тонн метана. Он достигает атмосферного слоя и сохраняется 0.6-4 лет до полного разрушения. Даже небольшое наличие говорит о том, что на планете скрывается газовый источник.


Марс по отношению к земле

Среди предположений намекали на вулканическую активность, падение комет или наличие микроорганизмов под поверхностью. Метан может создаваться и в небиологическом процессе – серпентинизация. В нем присутствует вода, углекислый газ и минеральный оливин.

В 2012 году провели несколько вычислений по метану при помощи ровера Curiosity. Если первый анализ показал определенное количество метана в атмосфере, то второй показал 0. А вот в 2014 году ровер натолкнулся на 10-кратный всплеск, что говорит о локализированном выбросе.

Также спутники зафиксировали наличие аммиака, но его срок разложения намного короче. Возможный источник – вулканическая активность.

Краткая история изучения

Впервые человечество начало наблюдать за Марсом отнюдь не через телескопы. Ещё древние египтяне заметили Красную планету как блуждающий объект, что подтверждается древними письменными источниками. Египтяне впервые рассчитали траекторию движения Марса относительно земли.

Затем эстафету переняли астрономы Вавилонского царства. Учёным из Вавилона удалось более точно определить расположение планеты и измерить время её движения. Следующими были греки. Им удалось создать точную геоцентрическую модель и с её помощью понять движение планет. Затем учёные Персии и Индии смогли оценить размер Красной планеты и её расстояние до Земли.


Огромный прорыв сделали европейские астрономы. Иоганн Кеплер, взяв за основу модель Николая Каперника, смог рассчитать эллиптическую орбиту Марса, а Христиан Гюйгенс создал первую карту его поверхности и заметил ледяную шапку на северном полюсе планеты.

Марс по отношению к земле

Появление телескопов стало расцветом в изучении Марса. Слайфер, Барнард, Вокулёр и многие другие астрономы стали величайшими исследователями Марса до выхода человека в космос.

Выход человека в космос позволил изучать Красную планету более точно и подробно. В середине 20 века с помощью межпланетных станций были сделаны точные снимки поверхности, а сверхмощные инфракрасные и ультрафиолетовые телескопы позволили измерить состав атмосферы планеты и скорость ветров на ней.

В дальнейшем последовали всё более точные исследования Марса со стороны СССР, США, а затем и других государств.

Изучение Марса продолжается и по сей день, а полученные данные только подогревают интерес к его изучению.

Есть ли жизнь на Марсе?

Марс по отношению к земле

Однозначного ответа на этот вопрос нету до сих пор. В настоящее время существуют научные данные, которые становятся аргументами в пользу обеих теорий.

За:


  • Присутствие в почве планеты достаточного количества питательных веществ.
  • Большое количество метана на Марсе, источник которого неизвестен.
  • Наличие водяного пара в грунтовом слое.

Против:

  • Мгновенное испарение воды с поверхности планеты.
  • Уязвимость к бомбардировке «Солнечным ветром».
  • Вода на Марсе является слишком солёной и щёлочной и непригодна для жизни.
  • Интенсивное ультрафиолетовое излучение.

Таким образом, учёные не могут дать точного ответа, так как количество необходимых данных слишком невелико.

Марс в культуре

К созданию фантастических произведений о Марсе писателей подталкивали начавшиеся в конце XIX века дискуссии учёных о возможности того, что на поверхности Марса существует не просто жизнь, а развитая цивилизация. В это время был создан, например, знаменитый роман Г. Уэллса «Война миров», в котором марсиане пытались покинуть свою умирающую планету для завоевания Земли.

В 1938 году в США радиоверсия в виде новостей этого произведения послужила причиной массовой паники, когда многие слушатели по ошибке приняли этот «репортаж» за правду.


В 1966 году писатели Аркадий и Борис Стругацкие написали сатирическое «продолжение» данного произведения под названием «Второе нашествие марсиан».

В числе важных произведений о Марсе также стоит отметить вышедший в 1950 году роман Рэя Брэдбери «Марсианские хроники», состоящий из отдельных слабо связанных между собой новелл, а также ряд примыкающих к этому циклу рассказов; роман повествует об этапах освоения человеком Марса и контактах с гибнущей древней марсианской цивилизацией.

Примечательно, что Джонатан Свифт упомянул о спутниках Марса за 150 лет до того, как они были реально открыты, в 19-й части своего романа «Путешествия Гулливера».

Также в кинематографии широко раскрывается тема Марса, как в художественных, так и документальных фильмах.

В творчестве Дэвида Боуи начала 1970-х периодически упоминается Марс. Так, группа, с которой он выступает в это время называется Spiders From Mars, а на альбоме Hunky Dory появляется песня под названием «Life on Mars?».

Широко представлен Марс и в культуре античного времени.

Интересные факты

Марс по отношению к земле

  • Масса Марса меньше массы Земли в 10 раз.
  • Первый человеком, увидевшим Марс через телескоп, был Галилео Галилей.
  • Ученые обнаружили частицы марсианского грунта на Земле, которые позволили им исследовать Красную планету еще до начала космических полетов. Эти частицы были в буквальном смысле «выбиты» из Марса метеоритами, которые врезались в планету. Затем через миллионы лет они упали на Землю.
  • Жители Вавилона называли планету «Нергал» (в честь своего божества зла).
  • В древней Индии Марс носил имя «Мангала» (индийского бога войны).
  • В культуре Марс стал самой популярной планетой Солнечной системы.
  • Дневная доза радиации на Марсе равняется годовой дозе на Земле.
  • В 1997 году трое жителей Йемена подали в суд за вторжение NASA на Марс. Они утверждали, что они унаследовали эту планету от своих предков тысячи лет назад.
  • Более 100 000 человек подали заявку на поездку в один конец и хотят стать первыми колонизаторами Красной планеты в 2022 году (экспедиция Mars One). В настоящее время население Марса составляет семь роботов.

 

Когда на Марсе окажется человек ?

Марс-следующая цель человечества, после полета на Луну. Уже несколько лет обсуждают будущие миссии и перспективу создания колонии. Но эта задача кажется еще более сложной, поэтому нужен четкий план. Сможет ли человек оказаться на Марсе?

Концепцию первой экипажной миссии разработал Вернер фон Браун. Он был бывшим нацистским ученым и возглавлял проект Меркурий НАСА. В 1952 году предложил создать 10 аппаратов (по 7 человек), которые смогли бы доставить 70 человек к Красной планете.

Но ведь важен не сам полет, а организация того, чтобы люди жили на Марсе. В 1990 году свой проект Mars Direct предложил Роберт Зубрин, который ориентировался на колонизацию. Первые миссии должны были построить площадку для будущего поселения. Позже можно было бы спуститься под землю и разрабатывать среду обитания уже там.

В 1993 году появился план Mars Design Reference от НАСА, который редактировали 5 раз до 2009 года. Но проект так и не вышел за пределы расчетов и разговоров.

Современные идеи

Марс по отношению к земле

С 2004 года американскими президентами озвучивалось желание покорить Марс. В 2015-м году сформировался детальных план, где доставка основывалась на использовании корабля Орион и системы запуска SLS. Проект основывается на 3-х этапах и 32-х запусках в 2018-2030-х гг. За это время получится перевезти необходимое оборудование и обустроить подготовительную площадку. До 2024-го года необходимо протестировать Орион и SLS.

Также в НАСА планируют поймать ближайший астероид и притащить его к орбите Луны, чтобы протестировать новое оборудование. Это важная миссия, которая поможет не только уберечь Землю от падения опасной космической скалы, но и использовать их для трансформации планет (создания благоприятной среды для человека- терраформирование Марса).

Первый экипажный полет на Орионе должен состояться в 2021-2023-х гг. На втором этапе запустится череда доставки оборудования на Красную планету. Третья стадия включает создание необходимой защитной среды и проверка всех необходимых приборов.

Но виды на Марс есть не только у НАСА. ЕКА также заинтересовано в изучении и колонизации чужого мира. Программа Аврора рассчитывает в 2030-х гг. отправить людей на ракете Ariane-M. В 2040-2060-х гг. Красную планету может посетить Роскосмос. Еще в 2011 году в России проводили успешные симуляции миссии. Китай определил для себя те же сроки. Однажды мы можем прийти к тому, что на Марсе живут люди.

В 2012 году голландские предприниматели заявили, что собираются в 2023-м году создать на Марсе человеческую базу, которая позже расширится в колонию.

Миссия MarsOne планирует разместить телекоммуникационное орбитальное устройство в 2018 году, ровер – в 2020-м и базу для поселенцев – в 2023-м. Она будет питаться за счет солнечных батарей с протяжностью в 3000 м2. Доставят 4-х астронавтов на ракете Falcon-9 в 2025-м году, где они проведут 2 года.

Свое рвение к Марсу не скрывает и генеральный директор SpaceX Илон Маск. Он собирается создать колонию на 80000 человек. И это лишь малая часть того, сколько людей способно расположиться на Марсе. Для этого ему нужна специальная система транспортировки, которая бы работала в режиме конвейера. Он уже преуспел в создании системы повторного использования ракет.

В 2016 году Маск заявил о том, что первый беспилотный полет осуществят в 2022 году, а экипажный – 2024 год. Он считает, что на все потребуется 10 млрд. долл. и можно будет запустить 100 пассажиров. Это будут туристические поездки, отправляемые каждые 26 месяцев (окно, когда Земля и Марс расположены на максимальной близости).

Первые миссии могут потребовать жертвы. Но уже многие выразили желание отправиться в один конец. Когда же мы увидим первых людей на Марсе? Точной даты нет, но факты свидетельствуют о том, что это случится в ближайшие десятилетия.

Видео



Источник: asteropa.ru

Сравнение размера, массы, орбиты Земли и Марса

Средний земной радиус – 6371 км, а масса – 5.97 × 1024 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 1023 кг (15% земной). На верхнем фото можно заметить, насколько Марс меньше Земли.

Земной объем – 1.08321 x 1012 км3, 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/см3) выше марсианской (3.93 г/см3), 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 × 1023 кг / 6.42 х 1023 кг.
  • Объем: 10.8 x 1011 км3 / 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.

Читайте также:

Источник: v-kosmose.com

Орбитальные характеристики

Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,75 млн. км, максимальное — около 401 млн. км. Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 млн. км (1,52 а. е.), период обращения вокруг Солнца равен 687 земным суткам. Орбита Марса имеет довольно заметный эксцентриситет (0,0934), поэтому расстояние до Солнца меняется от 206,6 до 249,2 млн. км. Наклонение орбиты Марса равно 1,85°.

Марс ближе всего к Земле во время противостояния, когда планета находится в направлении, противоположном Солнцу. Противостояния повторяются каждые 26 месяцев в разных точках орбиты Марса и Земли. Но раз в 15—17 лет противостояния приходятся на то время, когда Марс находится вблизи своего перигелия; в этих так называемых великих противостояниях (последнее было в августе 2003) расстояние до планеты минимально, и Марс особенно хорошо виден, достигая углового размера 25″ и яркости −2,9m.

Великие противостояния Марса с 1830 г. по 2035 г.

Год Дата Расстояние, а.е.
1830 19 сентября 0,388
1845 18 августа 0,373
1860 17 июля 0,393
1877 5 сентября 0,377
1892 4 августа 0,378
1909 24 сентября 0,392
1924 23 августа 0,373
1939 23 июля 0,390
1956 10 сентября 0,379
1971 10 августа 0,378
1988 22 сентября 0,394
2003 28 августа 0,373
2018 27 июля 0,386
2035 15 сентября 0,382

Примечание: Противостояния 1845, 1924 и 2003 годов были ближайшими, поэтому они называются Величайшими.

Физические характеристики

Марс почти вдвое меньше Земли по размерам — его экваториальный радиус равен 3396,9 км (53 % земного). Достаточно быстрое вращение планеты приводит к заметному полярному сжатию — полярный радиус Марса примерно на 21 км меньше экваториального. Масса планеты — 6,418×1023 кг (11 % массы Земли). Ускорение свободного падения на экваторе равно 3,71 м/сек² (0,376 земного); первая космическая скорость составляет 3,6 км/сек и вторая — 5,022 км/сек. Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой к плоскости орбиты под углом 24°56′. Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунд. Таким образом, марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток (называемых солами). Наклон оси вращения Марса обеспечивает смену времён года. При этом вытянутость орбиты приводит к большим различиям их продолжительности. Так, северная весна и лето, вместе взятые, длятся 371 сол, т. е. заметно больше половины марсианского года. В то же время они приходятся на участок орбиты Марса, удалённый от Солнца. Поэтому на Марсе северное лето долгое и прохладное, а южное — короткое и жаркое.

У Марса есть магнитное поле, но оно слабо и крайне неустойчиво, в различных точках планеты его напряжённость может отличаться от 1,5 до 2 раз, а магнитные полюса не совпадают с физическими. Это говорит о том, что железное ядро Марса находится в сравнительной неподвижности по отношению к его коре, то есть механизм планетарного динамо, ответственный за магнитное поле Земли, на Марсе не работает. Возможно, в далёком прошлом в результате столкновения с крупным небесным телом произошла остановка вращения ядра, а также потеря основного объёма атмосферы. Считается, что потеря магнитного поля произошла около 4 млрд лет назад. Вследствие слабости магнитного поля солнечный ветер практически беспрепятственно проникает в атмосферу Марса.

Атмосфера и климат

Температура на экваторе планеты колеблется от +30 °C в полдень до −80 °С в полночь. Вблизи полюсов температура иногда падает до −143 °С.

Атмосфера Марса, состоящая в основном из углекислого газа, очень разрежена. Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного — 6,1 мбар на среднем уровне поверхности. Из-за большого перепада высот на Марсе, давление у поверхности сильно изменяется. Максимальное значение 8,4 мбар достигается в бассейне Эллада (4 км ниже среднего уровня поверхности), а на вершине горы Олимп (27 км выше среднего уровня) оно всего 0,5 мбар. В отличие от Земли, масса марсианской атмосферы сильно изменяется в течение года в связи с таянием и намерзанием полярных шапок, содержащих углекислый газ.

Существуют свидетельства того, что в прошлом атмосфера могла быть более плотной, а климат — тёплым и влажным, и на поверхности Марса существовала жидкая вода и шли дожди[7].

Атмосфера состоит на 95 % из углекислого газа; также в ней содержится 2,7 % азота, 1,6 % аргона, 0,13 % кислорода, 0,1 % водяного пара, 0,07 % угарного газа. Марсианская ионосфера простирается в пределах от 110 до 130 км над поверхностью планеты.

По результатам наблюдений с Земли и данных космического аппарата «Марс Экспресс» в атмосфере Марса обнаружен метан. В условиях Марса этот газ довольно быстро разлагается, поэтому должен существовать постоянный источник его пополнения. Таким источником может быть либо геологическая активность (но действующие вулканы на Марсе не обнаружены), либо жизнедеятельность бактерий.

Климат, как и на Земле, носит сезонный характер. В холодное время года даже вне полярных шапок на поверхности может образовываться светлый иней. Аппарат Phoenix зафиксировал снегопад, однако снежинки испарялись, не достигая поверхности.[8]

По данным исследователей из Центра имени Карла Сагана, в настоящее время на Марсе идёт процесс потепления. Другие специалисты считают, что такие выводы делать пока рано.[9]

Поверхность

Описание основных регионов

Две трети поверхности Марса занимают светлые области, получившие название материков, около трети — тёмные участки, называемые морями. Моря сосредоточены в основном в южном полушарии планеты, между 10 и 40° широты. В северном полушарии только два крупных моря — Ацидалийское и Большой Сырт.

Характер тёмных участков до сих пор остаётся предметом споров. Они сохраняются, несмотря на то, что на Марсе бушуют пылевые бури. Это в своё время служило доводом в пользу того, что тёмные участки покрыты растительностью. Сейчас полагают, что это просто участки, с которых, в силу их рельефа, легко выдувается пыль. Крупномасштабные снимки показывают, что на самом деле тёмные участки состоят из групп тёмных полос и пятен, связанных с кратерами, холмами и другими препятствиями на пути ветров. Сезонные и долговременные изменения их размера и формы связаны, по-видимому, с изменением соотношения участков поверхности, покрытых светлым и тёмным веществом.

Полушария Марса довольно сильно различаются по характеру поверхности. В южном полушарии поверхность находится на 1—2 км над средним уровнем и густо усеяна кратерами. Эта часть Марса напоминает лунные материки. На севере поверхность в основном находится ниже среднего уровня, здесь мало кратеров, и основную часть занимают относительно гладкие равнины, вероятно, образовавшиеся в результате затопления лавой и эрозии. Такое различие полушарий остаётся предметом дискуссий. Граница между полушариями следует примерно по большому кругу, наклонённому на 30° к экватору. Граница широкая и неправильная и образует склон в направлении на север. Вдоль неё встречаются самые эродированные участки марсианской поверхности.

Выдвинуто две альтернативных гипотезы, объясняющих асимметрию полушарий. Согласно одной из них, на раннем геологическом этапе литосферные плиты «съехались» (возможно случайно) в одно полушарие (подобно континенту Пангея на Земле) и затем «застыли» в этом положении. Другая гипотеза предполагает столкновение Марса с космическим телом размером с Плутон.[10]

Большое количество кратеров в южном полушарии предполагает, что поверхность здесь древняя — 3—4 млрд. лет. Можно выделить несколько типов кратеров: большие кратеры с плоским дном, более мелкие и молодые чашеобразные кратеры, похожие на лунные, кратеры, окружённые валом, и возвышенные кратеры. Последние два типа уникальны для Марса — кратеры с валом образовались там, где по поверхности текли жидкие выбросы, а возвышенные кратеры образовались там, где покрывало выбросов кратера защитило поверхность от ветровой эрозии. Самой крупной деталью ударного происхождения является бассейн Эллада (примерно 2100 км в поперечнике).

В области хаотического ландшафта вблизи границы полушарий поверхность испытала разломы и сжатия больших участков, за которыми иногда следовала эрозия (вследствие оползней или катастрофического высвобождения подземных вод), а также затопление жидкой лавой. Хаотические ландшафты часто находятся у истока больших каналов, прорезанных водой. Наиболее приемлемой гипотезой их совместного образования является внезапное таяние подповерхностного льда.

В северном полушарии помимо обширных вулканических равнин находятся две области крупных вулканов — Тарсис и Элизий. Тарсис — обширная вулканическая равнина протяжённостью 2000 км, достигающая высоты 10 км над средним уровнем. На ней находятся три крупных щитовых вулкана — Арсия, Павонис (Павлин) и Аскреус. На краю Тарсиса находится высочайшая на Марсе и в Солнечной системе гора Олимп. Олимп достигает 27 км высоты, и охватывает площадь 550 км диаметром, окружённую обрывами, местами достигающими 7 км высоты. Объём Олимпа в 10 раз превышает объём крупнейшего вулкана Земли Мауна-Кеа. Здесь же расположено несколько менее крупных вулканов. Элизий — возвышенность до шести километров над средним уровнем, с тремя вулканами — Геката, Элизий и Альбор.

Возвышенность Тарсис также пересечена множеством тектонических разломов, часто очень сложных и протяжённых. Крупнейший из них — долина Маринера — тянется в широтном направлении почти на 4500 км (четверть окружности планеты), достигая ширины 600 км и глубины 7—10 км; по своим размерам этот разлом сравним с Восточноафриканским рифтом на Земле. На его крутых склонах происходят крупнейшие в Солнечной системе оползни.

Полярные шапки

Внешний вид Марса сильно изменяется в зависимости от времени года. Прежде всего, бросаются в глаза изменения полярных шапок. Они разрастаются и уменьшаются, создавая сезонные явления в атмосфере и на поверхности Марса. Южная полярная шапка может достигать широты 50°, северная — 50°. По мере того, как весной полярная шапка в одном из полушарий отступает, детали поверхности планеты начинают темнеть. Для земного наблюдателя кажется, что волна потемнения распространяется от полярной шапки к экватору, хотя орбитальные аппараты не фиксируют каких-либо существенных изменений.

Полярные шапки состоят из двух составляющих: сезонной — углекислого газа и вековой — водяного льда. По данным со спутника Mars Express толщина шапок может составлять от 1 м до 3,7 км. Аппарат Mars Odyssey обнаружил на южной полярной шапке Марса действующие гейзеры. Как считают специалисты НАСА, струи углекислого газа с весенним потеплением вырываются вверх на большую высоту, унося с собой пыль и песок.

Весеннее таяние полярных шапок приводит к резкому повышению давления атмосферы и перемещению больших масс газа в противоположное полушарие. Скорость дующих при этом ветров составляет 10—40 м/с, иногда до 100 м/с. Ветер поднимает с поверхности большое количество пыли, что приводит к пылевым бурям. Сильные пылевые бури практически полностью скрывают поверхность планеты. Пылевые бури оказывают заметное воздействие на распределение температуры в атмосфере Марса.

Слой вечной мерзлоты

Данные Mars Reconnaissance Orbiter позволили обнаружить под каменистыми осыпями у подножия гор значительный слой льда. Ледник толщиной в сотни метров занимает площадь в тысячи квадратных километров, и его дальнейшее изучение способно дать информацию об истории марсианского климата. [11]

Русла «рек» и другие особенности

На Марсе имеется множество геологических образований, напоминающих водную эрозию, в частности, высохшие русла рек. Согласно одной из гипотез, эти русла могли сформироваться в результате кратковременных катастрофических событий и не являются доказательством длительного существования речной системы. Однако последние данные свидетельствуют о том, что реки текли в течение геологически значимых промежутков времени. В частности, обнаружены инвертированные русла (то есть когда русло приподнято над окружающей местностью). На Земле подобные образования формируются благодаря длительному накоплению плотных донных отложений с последующим высыханием и выветриванием окружающих пород. Кроме того, есть свидетельства смещения русел в дельте реки при постепенном поднятии поверхности.[12]

Данные марсоходов НАСА Спирит и Оппортьюнити также свидетельствуют о наличии воды в прошлом (найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды). Аппарат Phoenix Mars Lander обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.

На вулканической возвышенности Тарсис обнаружено несколько необычных глубоких колодцев. Судя по снимку аппарата Mars Reconnaissance Orbiter, сделанному в 2007 году, один из них имеет диаметр 150 метров, а освещённая часть стенки уходит в глубину не менее, чем на 178 метров. Высказана гипотеза о вулканическом происхождении этих образований.[13] Также имеется гипотеза, что это кратеры метеоритов, пробивших верхний слой почвы.

Грунт

Элементный состав поверхностного слоя марсианской почвы по данным посадочных аппаратов неодинаков в разных местах. Основная составляющая почвы — кремнезём (20-25 %), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия (единицы процентов для каждого).[14]

Согласно данным зонда НАСА Phoenix Mars Lander (посадка на Марс 25 мая 2008), соотношение pH и некоторые другие параметры марсианских почв близки к земным и на них теоретически можно было бы выращивать растения. «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».[15] «Мы были приятно удивлены полученными данными. Такой тип грунта широко представлен и у нас на Земле — любой сельский житель ежедневно имеет с ним дело на огороде. В нём отмечено высокое (значительно большее, чем предполагалось) содержание щелочей, обнаружены кристаллы льда. Такой грунт вполне пригоден для выращивания различных растений, например спаржи. Здесь нет ничего, что делало бы жизнь невозможной. Даже наоборот: с каждым новым исследованием мы находим дополнительные подтверждения в пользу возможности её существования», сообщил ведущий исследователь-химик проекта Сэм Кунейвс.[16]

В месте посадки аппарата в грунте имеется также значительное количество водяного льда.[17]

Геология и внутреннее строение

В отличие от Земли на Марсе нет движения литосферных плит. В результате вулканы могут существовать гораздо более длительное время и достигать гигантских размеров.

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.

Спутники Марса

Естественными спутниками Марса являются Фобос и Деймос. Оба они открыты американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году. Фобос и Деймос имеют неправильную форму и очень маленькие размеры. Они могут представлять собой захваченные гравитационным полем Марса астероиды наподобие 5261 Эврика из Троянской группы астероидов.

История изучения Марса

В 1659 году Франческо Фонтана, рассматривая Марс в телескоп, сделал первый рисунок планеты. Он изобразил чёрное пятно в центре чётко очерченной сферы. В 1660 году к чёрному пятну прибавились две полярные шапки, добавленные Жаном Домиником Кассини. В 1888 году, Джованни Скиапарелли, учившийся в России, дал первые имена отдельным деталям поверхности: моря Афродиты, Эритрейское, Адриатическое, Киммерийское; озера Солнца, Лунное и Феникс.

Успешно завершённые миссии

  • Марс-2 Запущен 28 мая 1971 года в 19:26 МСК. 27 ноября 1971 доставлен первый рукотворный объект на поверхность Марса.
  • Марс-3 Запущен 19 мая 1971 года в 20:22 МСК. 2 декабря 1971 первая в истории космонавтики мягкая посадка на поверхность Марса. Миссия выполнена частично.
  • Марс-4 1974. Получены фотографии поверхности с пролётной траектории.
  • Марс-5 12 февраля 1974. Вышел на околомарсианскую орбиту.
  • Марс-6 12 марта 1974. Спускаемый аппарат достиг поверхности Марса. Миссия выполнена частично.
  • Марс-7 1974.
  • АМС «Фобос-2» в 1988 году миссия выполнена частично.
  • Маринер-4 1964 год.
  • Маринер-6 и -7 1969 год.
  • Маринер-9 1971 год.
  • АМС «Викинг» и АМС «Викинг-2» 1976—1982 годы.
  • Mars Global Surveyor с 1997 по 2006 год.
  • Mars Pathfinder 1996 год.
  • Phoenix — 2007 год.

Неудавшиеся миссии

  • Бигль-2 2003 год. (Посадочный модуль Mars Odyssey. Не вышел на связь после посадки)
  • Deep Space 2 1999 год. (Утеряна связь после входа в атмосферу)
  • Mars Polar Lander 1999 год. (Авария при посадке)
  • Mars Climate Orbiter 1999 год. (Авария при попытке вывода на орбиту Марса)
  • Нодзоми 1998 год. (Не удалось вывести на орбиту Марса)
  • «Марс-96» 1996 год. (Не сработала разгонная ступень)
  • Mars Observer 1992 год. (Утеряна связь)
  • АМС «Фобос-2» 1988 год. (Выведен на орбиту Марса. Утеряна связь)
  • АМС «Фобос-1» 1988 год. (Утеряна связь)
  • Космос-419 1971 год. (Не сработала разгонная ступень)
  • Маринер-8 1971 год. (Авария ракеты-носителя)
  • Марс 1969В 1969 год. (Авария ракеты-носителя)
  • Марс 1969А 1969 год. (Авария ракеты-носителя)
  • Зонд-2 1964 год. (Не попал в район Марса)
  • Маринер-3 1964 год. (Не попал в район Марса)
  • Марс 1962B 1962 год. (Не сработала разгонная ступень)
  • Марс-1 1962 год. (Утеряна связь)
  • Марс 1962А 1960 год. (Не сработала разгонная ступень)
  • Марс 1960В 1960 год. (Авария ракеты-носителя)
  • Марс 1960А 1960 год. (Авария ракеты-носителя)

Текущие миссии

На орбите Марса находятся 3 активно работающие АМС:

  • Mars Reconnaissanse Orbiter
  • Марс Экспресс с радаром Marsis
  • Mars Odyssey

На поверхности планеты работают два марсохода:

  • марсоход Spirit
  • марсоход Opportunity

Планируемые миссии

  • «Фобос-Грунт» — запуск в октябре 2009 года; впервые — с возвращением на Землю (Роскосмос).
  • Mars Science Laboratory — запуск 2011 год (НАСА).
  • Mars Science Orbiter — запуск 28 ноября 2013 года (НАСА).
  • MAVEN — аппарат НАСА, планируемый к запуску в 2013 году, для изучения атмосферы[18].

Другие планируемые миссии:

  • «Марс-500» — Эксперимент по имитации пилотируемого полёта на Марс (Роскосмос).

Интересные факты

  • Долина Маринера является самым большим известным каньоном в Солнечной системе. Его общая длина — около 4500 км, максимальная ширина — 600 км, а глубина — 7 км. Каньон, который был открыт космическим аппаратом «Маринер-9» в 1971 году, мог бы занять всю территорию США, от океана до океана.
  • Вулкан Олимп — самая высокая гора и самый большой вулкан в Солнечной системе. Высота Олимпа — 27 км по отношению к его основанию и 25 км по отношению к среднему уровню поверхности Марса.
  • Запущенный с Земли в августе 2007 года и совершивший в мае 2008 посадку на Марс в районе его северного полюса зонд Феникс привёз на Красную планету цифровую библиотеку научной фантастики.[19]
  • Ионные двигатели теоретически позволят пилотируемому аппарату достичь Марса за 60-70 суток (при земной силе тяжести для экипажа), а беспилотные аппараты смогут достигать красной планеты за 15-20 дней.
  • Теоретически возможная радиосвязь с Марсом, будет представлять собой, в лучшем случае, обмен на скорости единицы бод с задержкой около 3 мин. в каждом направлении, во время максимального сближения планет, а это бывает примерно раз в 2/3 земного года.

В литературе и культуре

Марс — место действия в романе-утопии А. Богданова «Красная звезда», повести А. Н. Толстого «Аэлита», а также в сатирическо-антиутопическом памфлете Лао Шэ «Записки о кошачьем городе».

  • Г.Уэллс, «Война миров», одноимённый кинофильм
  • Фильм «Марс атакует!»
  • Фильм «Миссия на Марс»
  • Фильм «Красная планета»
  • Фильм «Вспомнить всё»
  • В вымышленной вселенной Warhammer 40,000 Марс — мир-столица организации Адептус Механикус, поддерживающей научную и техническую мысль Империума Человечества.
  • Рэй Брэдбери, «Марсианские хроники»

См. также

  • Колонизация Марса
  • Вулкан Олимп
  • Долина Маринера
  • Марсианские названия
  • Терраформирование
  • Гидросфера Марса
  • Марсианские каналы
  • Марсианский Сфинкс («Лицо Марса»)
  • Персиваль Лоуэлл

Источник: dic.academic.ru


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.