Глобалните прашни бури може да станат предвидими, което естествено ще улесни живота на бъдещите марсиански изследователи. Ново проучване успя да изгради модел, който показва, че Червената планета ще преживее подобно събитие през следващите няколко месеца. Тя посочва още, че началото му се очаква на 29 октомври или няколко седмици след определената дата.
Местните прашни бури са много често срещано явление на Марс. Те понякога растат, сливат се и образуват регионален, особено през южната пролет и лято, когато планетата е най-близо до Слънцето. Доста често регионалните бури причиняват образуването на прахова мъгла, която обгръща планетата и прави невъзможно виждането на повърхността отгоре.
Но понякога регионалните се трансформират в глобални; един от тях през 1971 г. е наблюдаван от първия космически кораб, изведен в орбита на Марс, Маринър-9, както и от съветските станции Марс-2 и -3. Създаването на един вид шаблон, чрез който да се определя началото на глобалните бури в продължение на няколко години, все още се счита за нерешен проблем.
Последната буря от планетарен мащаб се случи през 2007 г. Тогава потокът от слънчева светлина към повърхността значително намаля, което доведе до проблеми в работата на две превозни средства за всички терени - Spirit и Opportunity. Всъщност това събитие беше първата значителна заплаха за всъдеходите след кацането.
Наложи се да се вземат специални мерки, за да се осигури оцеляването им в продължение на няколко седмици, в условия с малко слънчева светлина. И двата марсохода работеха само по няколко минути всеки ден и след това само за да осигурят отопление на бордовото оборудване, след което се изключиха и изобщо не комуникираха със Земята през следващия ден.
Прашните бури ще създадат сериозни проблеми за първите колонисти на Червената планета. Въпреки че ветровете там не са толкова силни, колкото е показано във филма Марсианецът, прахът от бурите определено ще повлияе на електрониката, както и на наличието на слънчева светлина.
От 1924 г. на Червената планета са регистрирани 9 глобални прашни бури, от които последните пет са открити в периода 1977-2007 г. Ясно е, че техният брой несъмнено е по-голям. Факт е, че в някои периоди от време в орбитата на Марс не е имало изследователски апарати, които да наблюдават подобно явление от близко разстояние. Изключително трудно е да ги видите от Земята.
Проучването откри модел в появата на бури, когато орбиталното движение на Марс се вземе точно предвид. Установено е, че понякога други небесни тела влияят върху въртенето му около Слънцето. Ако въздействието се увеличи, глобалните бури обикновено се случват през първата част от сезона на бурите. Нито едно от тях не се случи в годините, когато влиянието намаляваше.
Настоящите условия на Марс са много подобни на тези, когато са се случвали глобални бури в миналото. Наблюденията на атмосферата през следващите месеци ще проверят дали прогнозата е вярна.
По време на изследването на Марс от съветските автоматични станции Марс-2, Марс-3 и американската станция Маринър-9 на планетата се разрази силна прашна буря. Началото е през септември 1971 г.
На този ден обсерваториите на Земята откриха бяла облачна ивица с дължина приблизително 2400 километра и ширина 400 километра. Тогава ивицата пожълтя и започна бързо, със скорост от около 100 километра на ден, да се разпространява на запад по планетата, покривайки я с жълта мъгла. След 16 дни дебела пелена обгръща цялото западно полукълбо на Марс. До края на октомври на планетата не можеше да се види нищо. Атмосферата започва да се прояснява едва в средата на декември 1971 г.
Защо на Марс се случват толкова силни прашни бури?
Първият, който забеляза замъгляването на определени области на Марс, беше френският астроном О. Флогерге през 1796-1809 г. Преди около сто и петдесет години учените за първи път предположиха, че жълтите облаци на планетата са съставени от прахови частици. По-късно беше установено, че тези облаци се появяват там, където повърхността на Марс се нагрява повече от обикновено.
Жълти облаци почти всеки път покриват цялата планета в момент, когато тя е близо до перихелия - точката на нейната орбита, която е най-близо до Слънцето. По това време лятото едва започва в южното полукълбо на Марс, където се случват глобални бури. Връзката между нагряването на планетата и появата на изцяло марсианска прахова покривка е била отбелязвана повече от веднъж от астрономите. Забелязали я през годините. Това са годините на големите опозиции на Марс, когато той се доближава най-много до Земята и когато можем да го видим най-добре.
По-нататъшни изследвания показват, че издигането на малки количества прах в марсианската атмосфера почти винаги се случва през топлия сезон по време на обедните и следобедните часове на Марс. Това беше потвърдено от анализ на десетки хиляди снимки, направени по програмата на Международния планетарен патрул.
И така, големи прашни бури на Марс се появяват, когато повърхността на планетата прегрява. Друго необходимо условие е вятър с достатъчно висока скорост: около 50 метра в секунда. Важни са също вертикалните движения в атмосферата и степента на грапавост на повърхността.
Началото на буря може да си представим така. Първо се издигат частици с размер около 200 микрона. Вятърът все още не може да вдигне по-тежките от повърхността, а по-леките не излитат заради завихрянията. Скоростта на вятъра се увеличава - издигат се големи и малки частици. Едрите веднага падат на повърхността и събарят по-малките. Те от своя страна се издигат на големи височини. Потокът може да претегля частици и да ги задържа в себе си. Размерът на частиците е един или няколко микрона.
Накрая облакът прах достигна голям размер, концентрацията на прах в него беше много висока. Започва нов етап: облакът влияе на потока, който е родил, и го носи. Летящите частици рационализират движението на вятъра, което го прави по-стабилен и следователно по-бърз. Този парадоксален факт е установен от съветски учени при изследване на прашните бури в Казахстан. Земните прашни бури понякога достигат просто неистова сила - скоростта на вятъра често надвишава 40 метра в секунда.
На Марс температурните разлики близо до повърхността на планетата могат да достигнат 100 градуса по Целзий. Температурата също може да се промени драматично с надморската височина - само в рамките на няколко метра. Това създава нестабилност в атмосферата и допринася за увеличаване на скоростта на вятъра с височина. Ясно е защо прашните бури се появяват през топлия сезон - нагряването на повърхността прави марсианската атмосфера по-нестабилна.
И накрая, още едно обстоятелство. Когато една планета е покрита от облак прах, голяма част от слънчевата радиация се абсорбира от праха в атмосферата на планетата. Поради това атмосферата става по-топла, а повърхността на планетата става по-студена от обикновено. Поради това могат да възникнат силни вихрушки под облаци прах. Те стават нови доставчици на прах в облака. Това ще спре едва когато облакът стане достатъчно голям и намали температурните контрасти в атмосферата. Частиците прах ще започнат да падат.
Ами нашата планета? Прашните бури на Земята са сред най-опасните природни явления. За да се борите с тях, трябва да знаете всичко за тях. Ето защо изследването на прашните бури в планетарната наука е толкова интересно и важно.
Известно е, че на Марс бушуват прашни бури; тези бури могат да бъдат невероятно големи и да покрият цялата планета. Освен това повърхността на Марс е осеяна с безброй торнада, които се втурват през неговите равнини и вдигат прах, отнесен в „прахов цикъл“, уникален за планетата.
Изображения, направени от орбита, показват, че ветровете са основната причина за ерозията на Марс. Обширни дюнни равнини, сложни скални образувания и мъгливо небе - такъв е този суров, ветровит свят.
Писателите на научна фантастика бързо подхванаха идеята за честите бури, които изглеждат ужасяващи отдалеч. Гигантски стени от прах, срещу които най-големите земни прашни или пясъчни бури изглеждат смешни джуджета, искрящи копия на светкавици, възникнали поради атмосферно триене, чудовищни урагани, които помитат всичко по пътя си, разпръскват астронавти и усукват оборудване.
Уви, реалностите на марсианските прашни бури са малко по-скромни – факт, който НАСА иска да предаде на публиката, очакваща с нетърпение новия филм на Ридли Скот „Марсианецът“.
Базиран на бестселъра на Анди Уиър, филмът се развива в близко бъдеще по време на пилотирана мисия до Марс. Поради свирепа прашна буря, мисията се проваля, планетарната база е повредена и един от астронавтите, Марк Уотни (изигран от Мат Деймън), е изгубен, след като скафандърът му е повреден и колегите смятат, че е загинал в ужасните марсиански ветрове .
Но, подобно на много други научнофантастични спекулации по темата за Марс, тази сцена подвежда зрителя, тъй като учените имат малко по-различни данни за атмосферното му налягане.
Въпреки че, разбира се, прашните бури на Марс са опасни по свой собствен начин, е изключително малко вероятно те да хвърлят някого наоколо или да повредят нещо. Най-силните марсиански ветрове духат със скорост 60 мили в час (по-малко от 30 метра в секунда), половината от скоростта на всеки земен ураган. Всъщност обаче щетите се причиняват не толкова от самата скорост на вятъра, а от атмосферното налягане, което на Марс е малко стегнато. Това е приблизително един процент от земното, така че ако решите да карате кайт на Червената планета, ще бъдете доста разочаровани.
„Основната разлика между атмосферата на Земята и Марс е, че налягането върху последната е много по-ниско“, казва физикът Уилям Фарел от Центъра за космически полети Годард в Грийнбелт, Мериленд, който анализира марсианските прашни бури. „Така че, разбира се, духат ветрове, но не толкова много.“
Въпреки че най-жестокият ураган на Марс би бил по-скоро като бриз по стандартите на Земята, марсианските прашни бури все още могат да представляват проблем за бъдещите астронавти, особено ако зависят от слънчевата енергия.
В „Марсианецът“ Уотни почиства слънчевите панели всеки ден, за да ги предпази от прах. Както показа опитът на марсоходите със слънчева енергия, по-специално ветеранът на НАСА Opportunity, който пътува на Марс на слънчева енергия от десет години, това е сериозен проблем, който сериозно засяга количеството получена енергия. Когато атмосферата се насити с фин прах по време на бури, малко слънчева светлина достига до повърхността.
„Загрижени сме за електрозахранването на марсоходите, това е важен въпрос“, казва ученият Майкъл Смит, също от Goddard Center. „Spirit и Opportunity бяха доставени на планетата през 2004 г. и досега са се сблъскали само с една сериозна прашна буря (през 2007 г.), но след това трябваше по същество да спрат да функционират и да преминат към животоподдържащи системи за няколко седмици.“
Но финият прах не е само неудобство, когато става въпрос за слънчеви панели. Частиците му не само са магнетизирани, но и са покрити с остри назъбени ръбове (тъй като на Марс няма други процеси на ерозия, които да ги разрушат), способни да причинят механични повреди.
„Ако сте виждали снимки на Curiosity след пътуването му, изглежда, че е изваден от дупка“, добави Смит. „Прахът покрива всичко като одеяло и влиза във всяка подвижна става.“
Прашната атмосфера на Марс несъмнено ще създаде проблеми за наземните превозни средства, както и за здравето на астронавтите, ако някога изпратим дългосрочна експедиция там (в допълнение към повишените нива на радиация и токсични вещества в марсианския реголит и почвата). Освен това причините за планетарните прашни бури все още са слабо разбрани.
„Сравнително големи прашни бури се случват на Марс всяка година, те са континентални по размер и продължават няколко седмици всяка“, казва Смит. „Но на всеки три марсиански години (около пет и половина земни години) една нормална буря нараства до планетарни пропорции, това, което наричаме „глобална прашна буря“.“
„Може би бурята се нуждае от време, за да събере силата си. Може би има някакъв цикъл, през който тя трябва да премине и след това да стигне до правилното място и да предизвика нова буря, или може би това е просто въпрос на случайност.
Човечеството наблюдава глобални прашни бури на Марс от 1909 г., като последната се случи през 2007 г., така че Марс просто чака нов гигант.
„Очакваме глобална буря и този път тя ще бъде наистина голяма, така че ще бъде забавно“, казва той. „Обичам прашните бури.“
С всяка следваща буря на Марс научаваме все повече и повече за протичащите там процеси, за да се подготвим по-добре за първото кацане на тази прашна, непозната планета. Но що се отнася до свирепите бури, можете да сте сигурни, че никой освен марсианския Watney няма да бъде отнесен от ветровете му.
НАСА разкри истина и измислица за опасностите от прашни бури на Марс, някои от които могат да бъдат видими от наземни телескопи. Тази информация е използвана при създаването на новия филм "Марсианецът" на режисьора Ридли Скот. Това се съобщава на сайта на НАСА.
Прахова опашка (Снимка: NASA / JPL-Caltech / Университет на Аризона)
Марсианецът, който ще излезе през октомври 2015 г., започва с героя на Анди Уиър (астронавт Марк Уитни), изправен пред огромна прашна буря. Тя събаря предавателната антена и унищожава част от лагера. НАСА не отрича, че прашните бури са една от неприятните черти на Червената планета.
„Всяка година Марс преживява умерени до големи прашни бури, които обхващат области с размерите на земните континенти и продължават седмици“, каза планетарният учен Майкъл Смит от Центъра за космически полети Годард на НАСА в Грийнбелт, Мериленд.
Междувременно на Червената планета, както отбеляза ученият, се наблюдават много по-силни бури. Глобалните прашни бури се формират от умерено големи и се проявяват средно веднъж на всеки три марсиански години (това съответства на приблизително 5,5 земни години).
Въпреки това, както отбелязва ученият, е малко вероятно тези прашни бури дори да нарушат косата на астронавт на Червената планета (ако последният реши да свали скафандъра си). В допълнение, дори глобалните прашни бури вероятно няма да могат да съборят или унищожат оборудване.
Това е така, защото най-силните ветрове на Марс не са по-бързи от 27 метра в секунда, което е повече от половината от скоростта на някои ураганни ветрове на Земята. Освен това плътността на атмосферата на Марс е сто пъти по-малка от тази на Земята.
Прах от буря през 2008 г. покри панелите на Spirit (Снимка: NASA/JPL-Caltech/Cornell)
„Основната разлика между Земята и Марс е, че атмосферното налягане на Червената планета е много по-ниско“, каза физикът на плазмата Уилям Фарел. „Така че всичко [частици в атмосферата на Марс] става вятър, но не със същата интензивност [в сравнение със Земята]“, добави той.
Прашните бури на Марс обаче не са напълно безобидни. Отделни малки прахови частици могат да носят електростатичен заряд и да се „залепват“ по повърхности, особено прозорци и механични части на научно оборудване.
Неутрализирането на електростатичните заряди и елиминирането на замърсяването с прах е една от основните задачи, които решават инженерите, проектиращи оборудване за изследване на Марс.
Същият този прах е голям проблем за слънчевите панели. Дори малките прашни бури могат да отложат достатъчно частици върху слънчевите панели, за да намалят значително производството на слънчева енергия.
Във филма „Марсианецът“ астронавтът Уитни всеки ден почиства праха от слънчевите панели. НАСА също така отбелязва, че глобалните бури на Марс също могат да доведат до известно потъмняване на атмосферата на Червената планета.
„Бяхме наистина притеснени за енергията на марсоходите. Марсоходите Spirit и Opportunity, които кацнаха на Марс през 2004 г., претърпяха глобална буря само веднъж (през 2007 г.) и на практика спряха да работят за няколко седмици и преминаха в режим на оцеляване“, каза Смит.
Най-често глобалните прашни бури на Марс се случват през лятото в южното полукълбо на планетата. Както и на Земята, сезоните на Червената планета се определят от нейния наклон към равнината на нейната орбита. Орбитата на Марс обаче е по-издължена от тази на Земята, което означава, че през марсианската година едната страна на планетата е по-гореща от другата.
Повече от сто години писатели на научна фантастика от цял свят се опитват да си представят какъв би бил животът на астронавтите на Марс. Но тъй като човечеството става все повече Повече ▼и по-наясно с условията на Марс, описанията на живота на Марс от писатели на научна фантастика стават все по-често Повече ▼реалистичен. Съвсем наскоро филмът „Марсианецът“, който е базиран на научнофантастичния роман на Анди Уиър. Главният герой на „Марсианецът” поради непредвидени обстоятелства остава сам на червената планета и започва борбата за оцеляване. А в началото на 20 век американският автор Едгар Райс Бъроуз вече мечтае да пътува до Марс. За да бъдем честни, трябва да се каже, че червената планета толкова очарова хората, че дори известният теолог и автор на фантастични истории Клайв Стейпълс Луис публикува поредица от истории за нея. Именно той създава цикъла "Хрониките на Нарния".
Впечатление на художник от прашна буря на Марс, която се насочва към изследователска станция. Такива явления на червената планета могат да бъдат придружени от изхвърляния на атмосферно електричество. Източник: NASA
Марсианецът започва с огромна пясъчна буря, която поврежда предавателна антена и част от оборудването, оставяйки измисления герой Марк Уотни блокиран на Марс, докато другите членове на мисията отлитат, предполагаемо мъртви. Това развитие изглежда много правдоподобно, тъй като Марс е известен със своите много активни пясъчни бури, които понякога стават толкова големи, че могат да бъдат наблюдавани в телескопи на Земята.
„Всяка година на Марс се появяват умерено големи пясъчни бури, обхващащи площи с размерите на земните континенти и продължаващи седмици след формирането им. Но на всеки три марсиански години (5,5 земни години) обикновените урагани се превръщат в гигантски бури, които могат да обгърнат цялата планета“, Майкъл Смит, планетарен учен в Центъра за космически полети на НАСА.
Учените смятат, че е малко вероятно дори планетарните пясъчни бури на Марс да могат да доведат до тежки последици. Дори най-силните ветрове, които духат по това време, няма да могат да унищожат или дори да преобърнат специално разположеното механично оборудване. Ветровете в най-силните марсиански урагани достигат скорост от около сто километра в час, повече от половината от скоростта на някои урагани на Земята. Ето защо не трябва да се фокусирате само върху скоростта на вятъра. Атмосферна плътностМарс е приблизително един процент мнвръзка с атмосфератаЗемята. Това означава, че за да пуснете земно хвърчило на червената планета, вятърът трябва да духа много по-силен.
„Основната разлика между Земята и Марс е, че атмосферното налягане на Марс е много по-ниско. По този начин нещата и предметите могат да бъдат отнесени от повърхността му, но не със същата сила, както на Земята“, Уилям Фарел, физик на плазмата.
Проблеми на слънчевата енергия
Но както и да е, пясъчните бури на Марс не са напълно безобидни. Отделните частици прах на червената планета са много малки и леко електростатични, така че могат да се „залепят“ за различни повърхности.
„Ако някога сте забелязали, ще забележите в снимките на марсохода Curiosity, че той става много мръсен след всяко пътуване. Прахът покрива почти всичко. Прониква дори в механизми и устройства,” Майкъл Смит.
Тази способност прахът да достига навсякъде е голямо предизвикателство за инженерите, проектиращи оборудване за марсоходите. Това е особено голям проблем за слънчевите панели. Дори корабът да бъде попаднал в много малка прашна буря или вихър, с размери само няколко метра, вятърът може да носи достатъчно прах, за да покрие фотоволтаичните преобразуватели и значително да намали използваемата повърхност, способна да преобразува слънчевата енергия в електричество. Ако се върнем към Марсианеца, Марк Уотни прекарва определено време всеки ден в почистване на слънчевите панели, за да гарантира тяхната максимална производителност.
Марсоходът Opportunity направи тази снимка на себе си три седмици преди десетата си годишнина на Марс. Панорамната камера Pancam е заснела марсохода от 3 до 6 януари 2014 г. Забележете колко прашни са слънчевите панели. Източник: NASA/JPL-Caltech/Cornell Univ./Arizona State Univ.
Глобалните урагани също могат да създадат вторичен проблем, който не може да бъде решен чрез просто издухване на прах от повърхността. В атмосферата може да има толкова постоянно количество прах, че част от слънчевата светлина ще бъде блокирана и следователно ефективността на слънчевите панели ще намалее. В книгата, когато астронавтът за първи път се натъква на голяма пясъчна буря, той веднага забелязва лек спад в ефективността на батериите си, причинен от лекото потъмняване на атмосферата. Това е доста точно описание на това, което изследователите могат да срещнат по време на действителните мисии на Марс.
„В момента сме много загрижени за консумацията на енергия от нашите роувъри. Марсоходите Spirit и Opportunity се спуснаха на повърхността през 2004 г., така че досега са оцелели само от един глобален ураган през 2007 г., който ги принуди да спрат операциите си и да преминат в режим на готовност за няколко седмици,” продължава Майкъл Смит.
суетня от прах
Както споменахме, глобалните пясъчни бури вдигат достатъчно прах, за да покрият напълно планетата и да блокират Слънцето. но по този начинсамият ураган също е обречен на изчезване. Факт е, че основният механизъм, който задвижва всички тези урагани, е високата температура на слънчевата светлина, която достига до повърхността на планетата. Когато светлината пада върху земята, тя затопля въздуха близо до повърхността, оставяйки горните слоеве по-хладни. Точно както на Земята по време на гръмотевични бури, топлият и студеният въздух, смесвайки се, стават нестабилни, топлите слоеве започват да се издигат, отнасяйки със себе си прахови частици поради нестабилност. Именно от тези малки вихри се формират всички тези странни прахови „призраци“, които се виждат в някои изображения на Марс. След това се образуват бури с умерен размер, след това бури с размер на континент. Понякога такива големи урагани могат да се обединят в един глобален вихър, който покрива цялата планета с прах.
Изследователи и планетарни учени са определили доста точно, че големи урагани обикновено се случват през лятото в южното полукълбо на Марс. Известно е, че на червената планета, както и на Земята, има смяна на сезоните, която се дължи на наклона на оста на въртене на планетата. Но поради факта, че орбитата на Марс има по-голям ексцентрицитет от тази на Земята, червената планета се движи по по-елипсовидна орбита. Минималното приближаване до Слънцето съвпада с летния период в южното полукълбо и следователно температурните стойности са най-високи тогава. След като ураганът започне, той не стихва седмици или дори месеци. Но учените все още не са сигурни какво точно причинява толкова дълги интервали между ураганите.
Прашен дявол, заснет на Марс от камерата HiRISE на Mars Reconnaissance Orbiter. Тази сцена е заснета през деня в края на марсианската пролет. Рамката обхваща площ с размери 644 метра. Съдейки по сянката, която вихърът хвърля на повърхността, беше възможно да се установи, че той може да достигне 800 метра височина, а диаметърът му е около 30 метра.
Зареждане...