Загадкова червона планета

З давніх-давен увагу людей на нічному небі привертає маленька червона зірка. У наш час кожен день відкриває нові сторінки у вивченні космосу і людство може впритул зайнятися дослідженням цього далекого світу. Четверта за віддаленістю від Сонця планета легша за Землю майже в 10 разів, її маса становить трохи менше 11% земної. Своєю назвою Марс завдячує червоному відтінку, що надається його поверхні оксидом заліза, завдяки цьому кольору планета і отримала ім'я бога війни стародавніх римлян. Хоча Марс і належить до планет земної групи, Землю він схожий мало. Розріджена атмосфера (тиск менший за земний приблизно в 160 разів), діапазон температур від -140°C до +20°C, порита кратерами поверхня – незатишний, але прекрасний світ!

Атмосфера Марса радикально відрізняється від земної і за складом, і за фізичними показниками. Тиск на поверхні становить лише 1/110 земного. Марс, як і Венера, має дуже слабке магнітне поле, внаслідок чого сонячний вітер поступово зносить атмосферу планети у космос. Раніше вважалося, що марсіанська атмосфераскладається в основному з азоту і лише в 1947 було встановлено, що 95% в ній становить вуглекислий газ. Середня температура біля поверхні планети становить - 45 градусів Цельсія і зі зростанням висоти зменшується на 2,5 градуса на кілометр.

Довгий час Марс розглядався як запасний будинок для людства. Але реальність виявилася дуже суворою, чого варта тільки радіація на поверхні планети. Тож яблуні на Марсі зацвітуть дуже нескоро.

Марс в даний час

Зараз Марс холодна, суха і, мабуть, млява планета, але таким він був не завжди. У далекому існувала досить щільна атмосфера та велика кількістьводи. Її було так багато. що на поверхні планети існували озера, а також розгалужена річкова система. Але, на жаль, поступово Марс втрачав свою атмосферу через дію сонячного вітру і ставав таким, як зараз.

Знімок отриманий апаратом «Viking 1» у 1976 р. Зліва видно «усміхнений кратер» Галле

Марсохід "Sojourner" біля каменю "Йоги"

Сонячна панель апарату "Фенікс" та пристрій забору ґрунту

Марсохід Spirit сфотографував свою посадкову платформу.

Автопортрет "Curiosity"

Захід сонця в кратері Гейла. Знімок зроблений апаратом «Curiosity» 15 квітня 2015 року, у 956-ій місії

Світанок на вулкані Олімп у виставі голландського художника Кіса Венебоса

Гора Арсія, згаслий щитовидний вулкан у провінції Фарсіда

Питання про те, чи є життя на Марсі, не дає спокою людям уже протягом багатьох десятиліть. Загадка стала ще більш актуальною після того, як виникли підозри про наявність на планеті річкових долин: якщо по них колись текли водні потоки, то присутність життя на планеті, що знаходиться по сусідству із Землею, заперечувати не можна.

Марс розташований між Землею та Юпітером, є сьомою за величиною планетою в Сонячній системі та четвертою за рахунком від Сонця. Червона планета менша за нашу Землю вдвічі: її радіус на екваторі становить майже 3,4 тис. км (екваторіальний радіус Марса на двадцять кілометрів більше за полярний).

Від Юпітера, який є п'ятою планетою від Сонця, Марс розташований на відстані від 486 до 612 млн. км. Земля знаходиться значно ближче: найменша відстань між планетами – 56 млн км, найбільша відстань – близько 400 млн км.
Не дивно, що Марс на земному небі дуже добре помітний. Яскравішим за нього лише Юпітер і Венера, і то не завжди: раз на п'ятнадцять-сімнадцять років, коли червона планета наближається до Землі на мінімальну відстань, протягом півмісяця Марс – найяскравіший об'єкт на небосхилі.

Назвали четверту по порядку планету Сонячна системана честь бога війни стародавнього Риму, тому графічним символом Марса є коло зі стрілою, що спрямована вправо та вгору (коло символізує життєву силу, стріла – щит та спис).

Планети земної групи

Марс, разом із ще трьома планетами, що розташовані найближче до Сонця, а саме Меркурієм, Землею та Венерою, входить до складу планет земної групи.

Для всіх чотирьох планет цієї групи характерні висока щільність. На відміну від газових планет (Юпітера, Урана), вони складаються із заліза, кремнію, кисню, алюмінію, магнію та інших важких елементів (наприклад, червоний відтінок поверхні Марса надає оксиду заліза). При цьому планети земної групи за масою набагато поступаються газовим: велика планетаземної групи, Земля, в чотирнадцять разів легша за найлегшу газову планету нашої системи – Уран.

Як і інших планет земної групи, Землі, Венери, Меркурія, для Марса характерна така структура:

Усередині планети - частково рідке залізне ядро радіусом від 1480 до 1800 км, з незначною домішкою сірки;
Мантія із силікатів;
Кора, що з різних гірських порід, переважно – з базальту (середня товщина марсіанської кори становить 50 км, максимальна – 125).

Варто зауважити, що третя та четверта за рахунком від Сонця планети земної групи мають природні супутники. У Землі він один - Місяць, а ось у Марса два - Фобос і Деймос, що були названі на честь синів бога Марса, але в грецькій інтерпретації, які завжди супроводжували його в бою.

Згідно з однією з гіпотез, супутники є астероїдами, що опинилися в гравітаційному полі Марса, тому відрізняються супутники невеликими розмірами і мають неправильну форму. При цьому Фобос потроху уповільнює свій рух, в результаті чого в майбутньому або розпадеться, або впаде на Марс, а ось другий супутник, Деймос, навпаки, від червоної планети поступово віддаляється.

Ще одним цікавим фактомПро Фобос є те, що на відміну від Деймоса та інших супутників планет Сонячної системи, сходить із західної сторони і йде за горизонт на сході.

Рельєф

У давні часи на Марсі відбувався рух літосферних плит, що викликало підняття та падіння марсіанської кори (тектонічні плити рухаються і зараз, але вже не так активно). Рельєф примітний тим, що незважаючи на те, що Марс є однією з найменших планет, тут розташовано чимало найбільших об'єктів Сонячної системи.

Тут знаходиться сама висока гораз виявлених на планетах Сонячної системи – вулкан Олімп, що не діє, його висота від основи становить 21,2 км. Якщо подивитися на карту, можна побачити, що гору оточує велика кількістьневеликих пагорбів та хребтів.

На червоній планеті розташована найбільша системаканьйонів, відома під назвою долина Марінер: на карті Марса їхня довжина становить близько 4,5 тис. км, ширина – 200 км, глибина –11 км.

У північній півкулі планети є найбільший ударний кратер: його діаметр близько 10,5 тис. км, ширина – 8,5 тис. км.

Цікавий факт: поверхня південної та північної півкуль сильно відрізняються. З південного боку рельєф планети трохи піднятий і сильно усіяний кратерами.

Поверхня північної півкулі, навпаки, знаходиться нижче за середній рівень. Кратерів на ній практично немає, а тому вона являє собою гладкі рівнини, що були сформовані лавою, що розтеклася, і ерозійними процесами. Також у північній півкулі знаходяться райони вулканічних височин, Елізій та Фарсіда. Протяжність Фарсиди на карті становить близько двох тисяч кілометрів, а середня висотагірської системи – близько десяти кілометрів (тут знаходиться вулкан Олімп).

Різниця в рельєфі між півкулями представляє неплавний перехід, а являє собою широку межу вздовж усього кола планети, що розташована не по екватору, а в тридцяти градусах від нього, формуючи схил у північному напрямку (вздовж цього кордону знаходиться найбільше ділянок, що піддалися ерозії). На даний момент вчені пояснюють цей феномен двома причинами:

На ранньому етапі формування планети тектонічні плити, опинившись поруч один з одним, зійшлися в одній півкулі та застигли;
Кордон з'явився після зіткнення планети з космічним об'єктом розміром із Плутон.

Полюси червоної планети

Якщо уважно подивитися на карту планети бога Марса, можна побачити, що на обох полюсах знаходяться льодовики площею кілька тисяч кілометрів, що складаються з водяного льоду і вуглекислоти, що замерзла, а товщина їх коливається від одного метра до чотирьох кілометрів.

Цікавим фактом є те, що на південному полюсі апарати виявили гейзери, що діють: навесні, коли температура повітря піднімається, фонтани з Вуглекислий газзлітають над поверхнею, піднімаючи пісок та пил

Залежно від сезону, полярні шапки щорічно змінюють свої обриси: навесні сухий лід, минаючи фазу рідини, переходить у пару, а поверхня, що оголилася, починає темніти. Взимку крижані шапки збільшуються. При цьому частина території, площа якої на карті становить близько тисячі кілометрів, постійно вкрита крижинами.

Вода

До середини минулого століття вчені вважали, що на Марсі можна знайти воду в рідкому стані, і це давало привід говорити, що життя на червоній планеті існує. Ця теорія була заснована на тому факті, що на планеті чітко проглядалися світлі і темні ділянки, які дуже нагадували моря і материки, а темні довгі лінії на карті планети були схожі на долини річок.

Але після першого ж польоту до Марса стало очевидно, що вода через занадто низький атмосферний тиск у рідкому стані на сімдесяти відсотках планети перебувати не може. Висувається припущення, що вона все ж таки була: про цей факт свідчать знайдені мікроскопічні частинки мінералу гематиту та інших мінералів, які зазвичай формуються лише в осадових породах і явно піддавалися впливу води.

Також багато вчених переконані, що темні смуги на гірських пагорбах є слідами наявності рідкої солоної води в даний час: водні потоки проступають наприкінці літа та зникають на початку зими.

Про те, що це вода, свідчить той факт, що смуги не йдуть поверх перешкоди, а як би обтікають їх, іноді при цьому розходяться, а потім знову зливаються (вони добре помітні на карті планети). Деякі особливості рельєфу свідчать, що русла рік під час поступового підняття поверхні зміщувалися і продовжували текти у зручному їм напрямі.

Ще одним цікавим фактом, що свідчить про наявність води в атмосфері, є густі хмари, поява яких пов'язують з тим, що нерівний рельєф планети спрямовує повітряні маси вгору, де вони остигають, а водяна пара, що знаходиться в них, конденсується в крижані кристали.

З'являються хмари над каньйонами Марінера на висоті близько 50 км, коли Марс знаходиться у точці перигелію. Повітряні потоки, що рухаються зі сходу, розтягують хмари на кілька сотень кілометрів, у той же час ширина їх становить кілька десятків.

Темні та світлі ділянки

Незважаючи на відсутність морів та океанів, закріплені за світлими та темними ділянками назви залишилися. Якщо подивитися на карту, можна помітити, що моря переважно знаходяться в південній півкулі, вони добре проглядаються і непогано вивчені.

А ось що являють собою затемнені ділянки на карті Марса – ця загадка досі не розгадана. До появи космічних апаратів вважалося, що темні ділянки покривають рослинність. Наразі стало очевидно, що в місцях, де знаходяться темні смуги та плями, поверхня складається з пагорбів, гір, кратерів, зі зіткненнями яких повітряні маси видмухують пил. Тому зміна розмірів і форм плям пов'язана з рухом пилу, що має світле або темне світло.

Грунт

Ще одним свідченням того, що в колишні часи життя на Марсі існувало, на думку багатьох вчених, є грунт планети, більша частина якого складається з кремнезему (25%), який завдяки змісту заліза, що знаходиться в ньому, надає грунту червонуватий відтінок. У ґрунті планети міститься чимало кальцію, магнію, сірки, натрію, алюмінію. Співвідношення кислотності ґрунту та деякі інші його характеристики настільки близькі до земних, що на них цілком могли б прижитися рослини, отже теоретично життя в такому ґрунті цілком може існувати.

У ґрунті було виявлено наявність водяного льоду (факти ці згодом були підтверджені неодноразово). Остаточно загадка була розгадана у 2008, коли один із зондів, перебуваючи на північному полюсі, зміг витягти з ґрунту воду. Через п'ять років було оприлюднено інформацію про те, що кількість води в поверхневих шарах ґрунту Марса становить близько 2%.

Клімат

Червона планета обертається навколо осі під кутом 25,29 градуса. Завдяки цьому сонячна доба тут становить 24 год. 39 хв. 35 сек., тоді як рік планети бога Марса через витягнутості орбіти триває 686,9 днів.
Четверта по порядку планета Сонячної системи має пори року. Щоправда, літня погода у північній півкулі холодна: літо починається тоді, коли планета максимально віддалена від зірки. На півдні воно спекотне і коротке: у цей час Марс максимально близько наближається до зірки.

Для Марса характерною є наявність холодної погоди. Середні температурні показники планети становлять −50 °C: взимку температура на полюсі становить −153 °C, тоді як на екваторі влітку – трохи більше +22 °C.

Важливу роль у розподілі температури на Марсі відіграють численні пилові бурі, що починаються після танення льодів. У цей час атмосферний тиск швидко підвищується, внаслідок чого великі маси газу починають рухатися до сусідньої півкулі на швидкості від 10 до 100 м/с. При цьому з поверхні піднімається безліч пилу, що повністю приховує рельєф (не проглядається навіть вулкан Олімп).

Атмосфера

Товщина атмосферного шару планети становить 110 км, і майже на 96% він складається з вуглекислого газу (кисню лише 0,13%, азоту – дещо більше: 2,7%) і дуже розряджений: тиск атмосфери червоної планети у 160 разів менший, ніж у Землі, причому через великий перепад висот воно сильно коливається.

Цікаво, що взимку близько 20-30% усієї атмосфери планети зосереджується і примерзает до полюсів, а під час танення льоду повертається в атмосферу, минаючи рідкий стан.

Поверхня Марса дуже погано захищена від вторгнення ззовні небесних об'єктів та хвиль. За однією з гіпотез після зіткнення на ранньому етапі свого існування з великим об'єктом удар був такої сили, що обертання ядра припинилося, а планета втратила більшу частинуатмосфери та магнітного поля, які були щитом, захищаючи її від вторгнення небесних тілта сонячного вітру, що несе із собою радіацію.

Тому, коли Сонце показується чи йде за обрій, небо Марса червонувато-рожевого кольору, а біля сонячного диска помітний перехід від блакитного до фіолетового. Вдень небосхил забарвлюється в жовто-оранжевий колір, який надає йому червоний пил планети, що літає в розрядженій атмосфері.

Вночі найбільш яскравим об'єктом на небосхилі Марса є Венера, за нею - Юпітер із супутниками, на третьому місці - Земля (оскільки наша планета розташована ближче до Сонця, для Марса вона є внутрішньою, тому видно тільки вранці або ввечері).

Чи існує життя на Марсі

Питання про існування життя на червоній планеті стало особливо популярним після публікації роману Уельсу «Війна світів», за сюжетом якого наша планета була захоплена гуманоїдами, і землянам лише дивом вдалося вижити. З того часу таємниці планети, розташованої між Землею та Юпітером, інтригують ось уже не одне покоління, а описом Марса та його супутниками цікавиться все більше людей.

Якщо дивитися на карту Сонячної системи, стає очевидно, що Марс знаходиться від нас на невеликій відстані, отже, якщо життя могло виникнути на Землі, вона цілком могла б з'явитися і на Марсі.

Інтригу підігрівають і вчені, які повідомляють про наявність води на планеті земної групи, а також відповідних для розвитку життя умов у складі ґрунту. Крім того, в інтернеті та спеціалізованих журналах нерідко публікують знімки, на яких камені, тіні та інші зображені на них предмети порівнюють з будинками, пам'ятниками і навіть залишками представників місцевої флори і фауни, що добре збереглися, прагнучи довести існування життя на цій планеті і розгадати всі таємниці Марс.

Марс, четверта з планет земної групи, приблизно вдвічі менша за Землю за розмірами (екваторіальний радіус 3394 км) і в дев'ять разів менша за масою. Прискорення сили тяжіння лежить на поверхні планети дорівнює 376 див/сек2. Кутовий діаметр Марса під час великих протистоянь 25", під час афелійних 14". На поверхні Марса спостерігаються стійкі деталі, що дозволило визначити період обертання з дуже великою точністю: 24h 37m 22s,6. Екватор планети нахилений до площини її орбіти на 24° 56", майже так само, як і у Землі. Тому на Марсі спостерігається зміна пір року, дуже схожа на земну, з тією лише різницею, що літо в південній півкулі Марса спекотніше і коротше, ніж у північному, оскільки воно настає поблизу проходження планетою свого перигелія, Марсіанський рік триває 687 земних діб.

Деталі, що спостерігаються в телескоп на диску Марса, можна класифікувати так:

1. Яскраві області, чи материки, що займають 2/3 диска. Вони являють собою однорідні світлі поля оранжево-червоного кольору.
2. Полярні шапки - білі плями, що утворюються навколо полюсів восени і зникають на початку літа. Це найпомітніші деталі. У середині зими полярні шапки займають поверхню до 50 ° по широті. Влітку північна полярна шапка зникає цілком, від південної зберігається невеликий залишок. Крізь сині світлофільтри полярні шапки виділяються дуже контрастно.
3. Темні області (або моря), що займають 1/3 диска. Вони видно на тлі світлих областей у вигляді плям, різних за величиною та формою. Ізольовані темні області невеликих розмірів називаються озерами чи оазами. Вдаючись у материки, моря утворюють затоки. І материки та моря мають червонуватий колір.

Відношення яскравості материків і морів максимально в червоній та інфрачервоній області (до 50% для темних морів), у жовтих та зелених променях воно менше, у синіх на диску Марса моря взагалі не різняться.

Темні області поряд із полярними шапками беруть участь у циклі періодичних сезонних змін. Взимку темні області мають найменший контраст. Весною вздовж кордону полярної шапки утворюється темна облямівка, і контраст темних областей навколо неї збільшується. Потемніння поширюється поступово у напрямку екватора, захоплюючи дедалі нові області. Багато деталей, що не розрізняються в даній півкулі взимку, стають добре помітними влітку. Хвиля потемніння поширюється зі швидкістю приблизно 30 км на добу. У деяких районах зміни повторюються регулярно рік у рік, в інших відбуваються щовесни по-різному. Крім сезонних змін, що повторюються, неодноразово спостерігалося незворотне зникнення і поява темних деталей (вікові зміни). Світлі області не беруть участь у сезонному циклі, але можуть зазнавати незворотних вікових змін.

4. Хмари – тимчасові деталі, локалізовані в атмосфері. Іноді вони закривають значну частину диска, запобігаючи спостереженню темних областей. Розрізняються два види хмар: жовті хмари, на загальну думку, пилові (бувають випадки, коли жовті хмари закривають весь диск на цілі місяці; такі явища називаються "пиловими бурями"); білі хмари, що складаються швидше за все з крижаних кристаликів подібно до земних циррусів.

У Останніми рокамививчення Марса дуже просунулося вперед завдяки використанню автоматичних міжпланетних станцій. Американська АМС "Марінер-4" вперше сфотографувала Марс з близької відстані (близько 10 000 км) у 1965 р.

Виявилося, що Марс подібно до Місяця покритий кратерами. За "Марінером-4" пролетіли поблизу Марса і сфотографували його "Марінер-6" і "Марінер-7", а 1971 р., через кілька місяців після великого протистояння, на орбіти навколо Марса вийшли його перші штучні супутники, зроблені руками землян : два радянські ("Марс-2" і "Марс-3") та один американський ("Марінер-9"). Програми їх суттєво відрізнялися та взаємно доповнювали одна одну. Американський супутник був націлений переважно на фотографування Марса; він отримав кілька тисяч фотографій з роздільною здатністю близько 1 км, що покривають майже всю поверхню Марса.

Радянські супутники проводили фотографування в набагато меншому обсязі, але вони були оснащені великою кількістю апаратури, призначеної для дослідження поверхні Марса, його атмосфери та навколопланетного простору. фізичними методами. Інфрачервоним радіометром вимірювалася температура поверхневого шару і водночас радіотелескопом температура ґрунту на глибині кілька десятків сантиметрів; вимірювалася яскравість у різних довжинах хвиль, атмосферний тиск і висоти інтенсивності смуг СO2, вміст H2O в атмосфері, магнітне поле, склад і температура верхньої атмосфери, електронна концентрація в іоносфері, поведінка міжпланетної речовини на околицях Марса.

Від АМС "Марс-3" відокремився апарат, що спускається, який вперше здійснив м'яку посадку на поверхню Марса. Радянська програма досліджень Марса за допомогою космічних апаратів отримала подальший розвиток 1974 р., коли чотири радянські космічні апарати прибули до планети. Один із них, "Марс-6" здійснив посадку на поверхню, і під час спуску в атмосфері вперше провів прямі вимірювання її складу, температури та тиску. "Марс-5" вийшов на орбіту штучного супутника планети, а "Марс-4" та "Марс-7" проводили дослідження планети та міжпланетного простору на прогонових траєкторіях.

Фотографії поверхні, отримані з бортів "Маринера-9", "Марса-4" і "Марса-5" показали, що поверхня Марса дуже різноманітна за характером геологічних форм. Більшість її покрита кратерами, проте є й рівні області, майже позбавлені кратерів. Серед кратерів трапляються такі, що розташовані на вершинах величезних конусоподібних гір. Таке розташування означає, що це не метеоритні кратери, а вулканічні. На схилах найбільших вулканівмало метеоритних кратерів і, отже, ці вулкани "молоді", вони утворилися порівняно недавно. Таким чином, Марс – геологічно активна планета. Марс, мабуть, має власне магнітне поле, хоча й значно слабше, ніж Земля; існування власного магнітного поля свідчить про присутність у центрі планети рідкого ядра.

На поверхні Марса є утворення, дуже схожі на висохлі русла річок. 20 липня 1976 р. здійснив посадку на поверхню Марса американський апарат "Вікінг-1", що спускається.

Марсіанський краєвид дуже нагадує деякі земні пустелі. Видно пологі піщані дюни, багато незграбних каменів.

На карті Марса показано трасу, вздовж якої проводилися вимірювання при даному проходженні. Прилади "побачили" спочатку Південна півкуляМарса і за півгодини їх оптичні осі перетнули всю планету з півдня на північ. Видно, що темніші області є і теплішими (вони поглинають більше сонячного тепла).

У північних областях (широта j> 45 °) температура падає до дуже низького рівня, близько 150 ° До. Тут є зона полярної шапки. Вона проявляється як різке збільшення яскравості в ультрафіолетових променях(0,37 мк), але зовсім не видно у ближній інфрачервоній області (1,38 мк; тут планета світить все ще відбитим, а не тепловим випромінюванням). Це означає, що ми бачимо в даному випадкуне сніг чи лід лежить на поверхні, а хмари (з тонких кристаликів), плаваючі в атмосфері. Розміри кристаликів настільки малі, що у довжині хвилі близько 1 мк вони вже світло не розсіюють. Можливо, що це кристали звичайного льоду Н2О: ми бачимо, як різко падає тут вміст пари Н2О. Він повинен переходити у тверду фазу. За таких температур може конденсуватися і вуглекислий газ.

Температура поверхні Марса коливається у межах. На екваторі вдень вона досягає +30 °С, а вночі -100 °С. Це відбувається через малу теплопровідність марсіанського ґрунту. Вона майже така ж низька, як у місячного.

Сама низька температурабуває взимку на поверхні полярних шапок (-125 ° С).

У спектрі Марса спостерігаються добре помітні смуги СО2, хоча й слабкіші, ніж у спектрі Венери (див. рис. 166). Хмари на Марсі зазвичай закривають незначну частку поверхні (на відміну Венери), і тому з спектроскопічних спостережень можна визначити абсолютну величину вмісту СО2 у атмосфері. Оскільки інтенсивність слабких і сильних ліній повний тиск газу впливає по-різному, можна визначити його. Апаратура, встановлена на "Марсі-6" та "Вікінгу-1 і 2", виміряла тиск в атмосфері Марса безпосередньо за допомогою барометричних датчиків. Воно рівне біля поверхні в середньому 6 мб. На "Вікінгу-1 та 2" були проведені прямі вимірювання хімічного складуза допомогою. мас-спектрометра, які показали, що атмосфера Марса на 95% складається із СО2.

Тиск у різних районах Марса може відрізнятися у кілька разів через різницю висот. Найкращі високі областіМарса лежать на 20 км вище за найнижчі.

Цікаво, що темні та світлі області з однаковою ймовірністю можуть бути низькими і високими. У північній півкулі переважають низькі райони.

У спектрі Марса виявлено лінії водяної пари. При наземних спостереженнях їх вдається відокремити від земних ліній завдяки доплерівському зміщенню, оскільки вони дуже слабкі. При спостереженнях із космічних апаратів ця проблема відсутня. Приклад спостережень із космічного апарату наводився вище.

Зміст водяної пари в атмосфері Марса змінюється у часі та по-різному в різних районах. Іноді воно нижче межі виявлення (близько 1 мікрона обложеної води для вимірювань, виготовлених на "Марсі-3"), іноді досягає 50 мікрон. Така товщина плівки води, яка б покрила планету, якщо сконденсувати весь. атмосферна водяна пара. На Землі в атмосфері міститься води приблизно 1000 разів більше. Середня температура Марса (200 °К) помітно нижча за земну, і під його поверхнею слід очікувати шар вічної мерзлоти, який затримує виділення H2O з надр планети.

Зауважимо, що у рідкій фазі вода при марсіанських температурах і тисках існувати неспроможна; вона може бути лише у вигляді льоду чи пари.

Крім Н2О в атмосфері Марса виявлено і деякі інші малі складові - N2 (2,5%), Аг (1,5%), СО (~0,01%), O2 (~0,01%), сліди озону О3. Полярні шапки Марса мають складну природу. Тільки на краях і лише в певні періоди часу це хмари. Значна частина видимої полярної шапки є твердим осадом на поверхні, причому цей осад утворений замерзлою вуглекислотою з домішкою звичайного водяного льоду. У полярних шапках (головним чином в незниклій повністю південній) міститься більше СО2 і Н2О, ніж в атмосфері. Було висловлено таке дуже цікаве припущення.

Внаслідок прецесії полярної осі Марса один раз на 50 000 років виходить так, що обидві полярні шапки зникають повністю і тоді тиск в атмосфері підвищується, збільшується вміст Н2О, з'являється рідка. вода. Можливо, у період текла річка, що залишила русло.

Під час польоту американських та радянських космічних станційпоблизу Марса були проведені експерименти щодо просвічування його атмосфери радіохвилями, такі ж, як при дослідженні Венери. Вони дозволили визначити атмосферний тиск та температуру на висоті< 40 км и, кроме того, электронную концентрацию в ионосфере планеты. Максимум ионизации был найден на высоте 120 км, где электронная концентрация на дневной стороне планеты равна 105 см -3, т.е. на порядок меньше, чем в земной ионосфере.

Тепер, коли ми виклали основні спостережні дані про поверхню та атмосферу Марса, розглянемо можливі пояснення періодичних сезонних змін у темних сферах, пов'язаних за часом з таненням полярної шапки. Одне з них полягає в тому, що навесні, коли починається сублімація полярних шапок, ґрунт відтає, збільшується вологість. З часом цей процес розморожування поширюється все далі до екватора, викликаючи потемніння морів та оаз. Якщо процеси потемніння пов'язані зі збільшенням вологості ґрунту, то є дві можливості:

1) темні області зайняті рослинністю, яка подібно до земної з настанням весни вступає в активну фазу завдяки збільшенню температури і вологості;
2) темні області покриті будь-яким мінеральним матеріалом, що темніє зі збільшенням температури або вологості.

Однак періодичний процес потемніння може зовсім не пов'язаний з вологістю. Наприклад, він може бути викликаний періодичними сезонними змінами у напрямках вітрів. Навесні вітер забирає з морських областей дрібніші частинки, і моря темніють, восени відбувається переміщення дрібних частинок та зворотному напрямку.

Давно наголошувалося на здатності темних областей до відновлення. На Марсі часто бувають пилові бурі, які, начебто, мали давно засинати моря.

Нічого такого не відбувається. Незабаром після закінчення пилової бурі контраст темних областей повністю відновлюється. Ця властивість легко пояснюється, якщо припустити, що темні ділянки покриті рослинністю. Але знов-таки, якщо прийняти, що моря - це області, з яких дрібніші частинки легко видмухуються вітром, відновлення контрасту можна пояснити і без залучення гіпотези про рослинність.

Отже, явища, які можна розглядати як вказівку на діяльність марсіанської біосфери, це:

1) періодичні сезонні зміни темних галузей;
2) зв'язок періодичних сезонних змін темних областей із сублімацією полярних шапок;
3) здатність чорних областей до регенерації (відновлення розмаїття).

Всі вони, як ми бачили, можуть мати пояснення, дуже далеке від біологічних процесів. Малий атмосферний тиск і величезні добові коливання температури (щонайменше 100°) змушують багатьох дослідників негативно ставитися до існування біосфери на Марсі. З іншого боку, відома і величезна пристосовність живих організмів. У земному ґрунті знаходяться мікроорганізми ( анаеробні бактерії), здатні переносити низький тискі температуру і не потребують кисню. Тому пошуки живих організмів на Марсі не є цілком безнадійною справою. Такі пошуки будуть, мабуть, проводитися за допомогою АМС, здатних проводити м'яку посадку на марсіанську поверхню.

Марс має двох супутників, Фобоса та Деймоса, які були відкриті американським астрономом Холлом у 1877 р. Вони дуже близькі до планети та слабкі (+11m,5 та +12m,5), спостерігати їх тому важко. Фобос знаходиться на відстані 2,77 радіусу планети від її центру та його період обігу 7h 39m 14s, тобто. значно менше періоду обертання Марсу. У результаті Фобос сходить на заході, незважаючи на те, що напрям звернення його прямий. Деймос звертається на середній відстані до 6,96 радіусу планети, з періодом 30h 17m 55s. На рис. 177 наведено фотографію Фобоса, отриману з борту "Маринера-9". Його поверхня значно сильніше поцяткована кратерами, ніж марсіанська, через повної відсутностіатмосферної ерозії Обидва супутники мають неправильну форму. Розміри Фобоса близько 22-25 км у діаметрі, Деймоса - близько 13 км.

Чотири планети земної групи мають багато спільного у своїх характеристиках. Майже вся речовина зосереджена у літосфері. Маси перебувають у межах від 1,510-7 до 3; 10-6 M¤ та радіуси, приблизно, від 3,510-3 до 9,0 × 10-3 R¤. Середні щільності лежать у ще вужчих межах - від 4,0 (Марс) до 5,4-5,5 г/см3 (решта трьох планет). Очевидно, у надрах всіх планет цієї групи є хімічна диференціація: важкі елементи (зокрема, Fe) концентруються до центру, легкі разом із тим легкоплавкі - у зовнішніх оболонках; кора та мантія складаються з силікатних порід. Можливо, всі чотири планети мають рідке ядро. за Крайній міріна двох планетах (Земля та Марс) є вулкани. На всіх чотирьох планет є у тих чи інших масштабах сліди тектонічної діяльності (процесів горообразования).

Всі зазнавали сильного метеоритного бомбардування, яке стало одним з основних факторів у формуванні поверхні Марса і Меркурія. На Землі метеорні кратери майже повністю стерті тектонічними та ерозійними процесами, на Венері вони, мабуть, збереглися набагато краще. Єдиним енергетичним джерелом, що визначає температуру та клімат планет земної групи, є сонячне випромінювання. Потік внутрішнього тепла дуже малий в порівнянні з потоком сонячного випромінювання.

Три планети із чотирьох мають атмосферу. Венера і Марс за складом атмосфери схожі: вуглекислий газ є головною складовою в обох випадках, але його кількості дуже різні. Склад земної атмосфери зовсім інший: азот, кисень, вуглекислого газу дуже мало, і, крім того, у Землі є гідросфера - величезна кількість води (який, навпаки, дуже мало на Венері і Марсі). Відмінності великі, але дуже важливі загальні риси: легкі гази - водень і гелій, найбільш рясні елементи (що входять до складу Сонця, зірок та міжзоряного газу) присутні лише як малі складові; всі гази, які є основними компонентами атмосфер - (СO2, N2) та вода виявляються продуктами газовиділення вулканів. Кисень на Землі є вторинним продуктом, що виник при розкладанні H2O в результаті фотохімічних та біологічних процесів. Сучасні атмосфери планет земної групи (і гідросфера Землі) безперечно мають вторинне походження - у тому сенсі, що вони були виділені літосферою вже після того, як вона сформувалася.

Первинна атмосфера, що складалася головним чином з легких газів, що залишилися від протопланетної туманності, могла зберегтися (якщо така атмосфера взагалі існувала) лише дуже короткий часі мала швидко дисипувати.

Кількість СО2 і N2, що виділилося за час існування планет (5109 років), приблизно однаково на Землі та Венері, а води, мабуть, виділилося набагато більше на Землі. Рідка водадуже добре розчиняє СО2 і переводить у карбонатні породи. Гідросфера на Землі видалила в результаті майже весь вуглекислий газ, а на Венері вона не утворилася і СО2 повністю залишився в атмосфері. На Марсі загальна швидкість газовиділення, мабуть, на два порядки менше, ніж на Венері, і, крім того, основна частина кількості СО2 і Н2О, що виділився, пов'язана в полярних шапках і в грунті (в результаті процесів адсорбції та утворення вічної мерзлоти).

Майже повністю позбавлений атмосфери Меркурій. Тим часом прискорення сили тяжіння на його поверхні майже таке саме, як у Марса, і він міг би, мабуть, утримати СО2, якби його накопичилося стільки ж, скільки на Марсі. Багато чого в процесах формування та еволюції планетних атмосфер ще не зрозуміло, це одна з найцікавіших проблемфізики планет, розробка якої лише починається.

Зауважимо, що вона має певне практичне значення, оскільки має дати прогноз подальшої еволюції атмосфери та клімату Землі.

Орбіта Марса витягнута, тож відстань до Сонця змінюється протягом року на 21 млн км. Відстань до Землі також завжди. У Великі протистояння планет, що відбуваються один раз на 15-17 років, коли Сонце, Земля і Марс вишиковуються в одну лінію, Марс максимально наближається до Землі на 50-60 млн км. Останнє Велике протистояння було 2003 р. Максимальна віддаленість Марса Землі сягає 400 млн км.

Рік на Марсі майже вдвічі довший за земний — 687 земних днів. Вісь нахилена до орбіти - 65 °, що веде до зміни пір року. Період обертання навколо осі дорівнює 24,62 год, т. е. всього на 41 хв більше періоду обертання Землі. Нахил екватора до орбіти майже як Землі. Це означає, що зміна дня та ночі та зміна пір року на Марсі протікає майже так само, як на Землі.

За розрахунками, ядро Марса має до 9 % маси планети. Воно складається із заліза та його сплавів і перебуває у рідкому стані. Марс має потужну кору завтовшки 100 км. Між ними є силікатна мантія, збагачена залізом. Червоний колір Марса якраз і пояснюється тим, що його ґрунт наполовину складається з оксидів заліза. Планета ніби «проіржавіла».

Небо над Марсом темно-фіолетове, та яскраві зіркивидно навіть вдень у спокійну тиху погоду. Атмосфера має наступний склад (рис. 46): вуглекислий газ – 95 %, азот – 2,5, атомарний водень, аргон – 1,6 %, інше – водяні пари, кисень. Взимку вуглекислота замерзає, перетворюючись на сухий лід. В атмосфері зустрічаються рідкісні хмари, над низинами і на дні кратерів у холодну пору доби стоять тумани.

Мал. 46. Склад атмосфери Марса

Середній тиск атмосфери лише на рівні поверхні близько 6,1 мбар. Це в 15 000 разів менше, ніж на , і в 160 разів менше, ніж у Землі. У найглибших западинах тиск сягає 12 мбар. Атмосфера Марса сильно розряджена. Марс – холодна планета. Найнижча зареєстрована температура Марсу -139 °С. Для планети характерний різкий перепад температур. Амплітуда температур може становити 75-60 °С. На Марсі є кліматичні пояси, Подібні до земних. В екваторіальному поясі опівдні температура піднімається до +20-25 °С, а вночі падає до -40 °С. У помірному поясі вранці температура становить 50-80 °С.

Припускають, кілька мільярдів років тому на Марсі була атмосфера щільністю 1-3 бар. При такому тиску вода повинна перебувати в рідкому стані, а вуглекислий газ випаровуватися, і міг виникнути парниковий ефект (як на Венері). Однак Марс поступово втрачав атмосферу через свою малу масу. Парниковий ефект зменшувався, з'явились вічна мерзлотата полярні шапки, які спостерігаються і досі.

На Марсі знаходиться найвищий вулкан Сонячної системи Олімп. Його висота 27400 м, а діаметр основи вулкана досягає 600 км. Це згаслий вулкан, який, найімовірніше, близько 1,5 млрд років тому вивергав лаву.

Загальні характеристики планети Марс

В даний час на Марсі не знайдено жодного вулкану, що діє. Біля Олімпу є й інші гігантські вулкани: Аскрійська гора, гора Павлина і Арсія, висота яких перевищує 20 км. Лава, що витекла з них, перш ніж застигнути, розтеклася на всі боки, тому вулкани за формою нагадують швидше коржики, ніж конуси. Є на Марсі і піщані дюни, гігантські каньйони та розлами, а також метеоритні кратери. Найбільш грандіозна система каньйонів – долина Марінера завдовжки 4 тис. км. У минулому на Марсі могли протікати річки, які залишили русла, що спостерігаються нині.

1965 р. американський зонд «Марінер-4» передав перші зображення Марса. На підставі цих, а також знімків з «Марінер-9», радянських зондів «Марс-4» та «Марс-5» та американських «Вікінг-1» та «Вікінг-2», що працювали у 1974 р., була складена перша карту Марса. А 1997 р. американський космічний корабель доставив на Марс робота — шестиколісний візок завдовжки 30 см і масою 11 кг. Робот перебував на Марсі з 4 липня до 27 вересня 1997 р., вивчаючи цю планету. Передачі про його пересування транслювалися по телебаченню та мережі Інтернет.

У Марса два супутники - Деймос і Фобос.

Припущення про існування у Марса двох супутників висловив у 1610 р. німецький математик, астроном, фізик та астролог Йоганн Кеплер (1571 — 1630), який відкрив закони руху планет.

Однак відкриті супутники Марса були лише 1877 р. американським астрологом Асафом Холлом (1829-1907).

class="part1">

Детально:

Планета Марс

Основні характеристики Марса

Атмосфера Марсу

Склад та інші параметри атмосфери Марса досі визначені досить точно. Атмосфера Марса складається з вуглекислого газу (96%), азоту (2,7%) та аргону (1,6%). Кисень присутній у нікчемній кількості (0,13%). Водяні пари представлені у вигляді слідів (0,03%). Тиск на поверхні складає всього 0,006 (шість тисяч) від тиску на поверхні Землі. Марсіанські хмари складаються з пар води та вуглекислого газу і виглядають приблизно як перисті хмари над Землею.

Колір марсіанського неба червонуватий через присутність у повітрі пилу. Вкрай розріджене повітря слабко переносить тепло, тому в різних районах планети велика різниця температур.

Незважаючи на розрідженість атмосфери, нижні її шари є досить серйозною перешкодою для космічних апаратів. Так, конусні захисні оболонки апаратів, що спускаються «Марінер-9»(1971 р.) під час проходження марсіанської атмосфери від верхніх її верств до відстані 5 км від поверхні планети нагрівалися до температури 1500°C . Марсіанська іоносфера тягнеться в межах від 110 до 130 км над поверхнею планети.

Про рух Марса

Марс можна побачити із Землі неозброєним оком. Його видима зоряна величина досягає −2,9m (при максимальному зближенні із Землею), поступаючись яскравістю лише Венері, Місяцю і Сонцю, але більшу частину часу Юпітер для земного спостерігача є яскравішим, ніж Марс. Марс рухається навколо Сонця еліптичною орбітою, то віддаляючись від світила на 249,1 млн. км, то наближаючись до нього до відстані 206,7 млн. км.

При уважному спостереженні за рухом Марса можна побачити, що протягом року напрямок його руху по небосхилу змінюється. До речі, це помітили ще давні спостерігачі. У певний момент здається, що Марс рухається у зворотному напрямку. Але цей рух лише здається з Землі. Жодного зворотного руху по своїй орбіті Марс, природно, робити не може. А видимість зворотного руху створюється оскільки орбіта Марса стосовно орбіті Землі зовнішня, а середня швидкість руху по орбіті навколо Сонця в Землі вище (29,79 км/с), ніж у Марса (24,1 км/с). У той час, коли Земля починає обганяти Марс у своєму русі навколо Сонця, і складається враження, що Марс почав зворотне чи, як називають астрономи, ретроградний рух. Схема зворотного (ретроградного) руху добре ілюструє це.

Основні характеристики Марса

Найменування параметрів	Кількісні показники
Середня відстань до Сонця	227,9 млн. км
Мінімальна відстань до Сонця	206,7 млн. км
Максимальна відстань до Сонця	249,1 млн. км
Діаметр екватора	6786 км (Марс майже вдвічі менший за Землю за розмірами - його екваторіальний діаметр становить ~53 % земного)
Середня орбітальна швидкість обертання навколо Сонця	24,1 км/с
Період обертання навколо осі (Сидеричний екваторіальний період обертання)	24год 37 хв 22,6 с
Період звернення навколо Сонця	687 діб
Відомі природні супутники	2
Маса (Земля = 1)	0,108 (6,418×10 23 кг)
Об'єм (Земля = 1)	0,15
Середня щільність	3,9 г/см³
Середня температура поверхні	мінус 50 ° С (перепад температур становить від -153 ° C на полюсі взимку і до +20 ° C на екваторі опівдні)
Нахил осі	25°11"
Нахил орбіти по відношенню до екліптики	1°9"
Тиск на поверхні (Земля = 1)	0,006
Склад атмосфери	2 - 96%, N - 2,7%, Ar - 1,6%, O 2 - 0,13%, H 2 O (пари) - 0,03%
Прискорення вільного падіння на екваторі	3,711 м/с² (0,378 земного)
Параболічна швидкість	5,0 км/с (для Землі 11,2 км/с)

З таблиці видно, з якої високою точністювизначено основні параметри планети Марс. Це не викликає подиву, якщо мати на увазі, що для астрономічних спостережень і досліджень тепер використовуються найсучасніші наукові методи та високоточна апаратура. Але зовсім з іншим почуттям ми ставимося до таких фактів з історії науки, коли вчені минулих століть, які часто не мали у своєму розпорядженні ніяких астрономічних приладів, крім самих простих телескопівз невеликим збільшенням (максимум у 15-20 разів), робили точні астрономічні обчислення і навіть відкривали закони руху небесних тіл.

Для прикладу згадаємо, що італійський астроном Джандоменіко Кассіні вже в 1666 (!) визначив час обертання планети Марс навколо своєї осі. Його обчислення дали результат 24 години 40 хвилин. Порівняйте цей результат із періодом обертання Марса навколо своєї осі, визначеним за допомогою сучасних технічних засобів (24 години 37 хв. 23 секунди). Чи потрібні тут наші коментарі?

Або такий приклад. на початку XVII століття відкрив закони руху планет, не маючи ні точних астрономічних приладів, ні математичного апарату для обчислення площ таких геометричних фігур як еліпс і овал. Страждаючи від дефекту зору, він проводив найточніші астрономічні виміри.

Подібні приклади показують велике значенняактивності та наснаги в науці, а також відданості справі, якій людина служить.

Шановні відвідувачі!

У вас відключено роботу JavaScript. Будь ласка, увімкніть скрипти в браузері, і вам відкриється повний функціонал сайту!