Марс - четвертая планета нашей Солнечной системы и вторая наименьшая после Меркурия. Названа по имени древнеримского бога войны. Ее прозвище «Красная планета» происходит от красноватого оттенка поверхности, который обусловлен преобладанием оксида железа. Каждые несколько лет, когда Марс находится в оппозиции к Земле, он наиболее заметен в ночном небе. По этой причине люди наблюдали планету в течение многих тысячелетий, и ее появление на небе играло большую роль в мифологии и астрологических системах многих культур. В современную эпоху она стала настоящей сокровищницей научных открытий, которые расширили наше понимание Солнечной системы и ее истории.
Размер, орбита и масса Марса
Радиус четвертой планеты от Солнца равен около 3396 км на экваторе и 3376 км в полярных областях, что соответствует 53% И хотя он примерно в два раза меньше, масса Марса равна 6,4185 х 10²³ кг, или 15,1% массы нашей планеты. Наклон оси подобен земному и равен 25,19° к плоскости орбиты. Это означает, что четвертая планета от Солнца также испытывает смену сезонов года.
На своем наибольшем удалении от Солнца Марс движется по орбите на расстоянии 1,666 а. е., или 249,2 млн км. В перигелии, когда он находится ближе всего к нашему светилу, он удален от него на 1,3814 а. е., или 206,7 млн км. Красной планете требуется 686,971 земных дней, что эквивалентно 1,88 земных лет, чтобы совершить оборот вокруг Солнца. В марсианских днях, которые на Земле равны одному дню и 40 минутам, год длится 668,5991 суток.
Состав грунта
При средней плотности 3,93 г/см³ эта характеристика Марса делает его менее плотным, чем Земля. Его объем составляет около 15% от объема нашей планеты, а масса - 11%. Красный Марс - следствие наличия на поверхности оксида железа, больше известного как ржавчина. Присутствие других минералов в пыли обеспечивает наличие и других оттенков - золотого, коричневого, зеленого и др.
Эта планета земной группы богата минералами, содержащими кремний и кислород, металлами и другими веществами, которые обычно входят в состав каменистых планет. Почва слегка щелочная и содержит магний, натрий, калий и хлор. Эксперименты, проведенные на образцах почвы, также показывают, что ее рН равен 7,7.
Хотя жидкая вода не может существовать на из-за его тонкой атмосферы, большие концентрации льда сосредоточены в пределах полярных шапок. Кроме того, от полюса до 60° широты пояс вечной мерзлоты простирается. Это означает, что вода существует под большей частью поверхности в виде смеси ее твердого и жидкого состояния. Радиолокационные данные и образцы почвы подтвердили наличие также и в средних широтах.
Внутреннее строение
Планета Марс, возраст которой 4,5 млрд лет, состоит из плотного металлического ядра, окруженного кремниевой мантией. Ядро состоит из сульфида железа и содержит вдвое больше легких элементов, чем ядро Земли. Средняя толщина коры составляет около 50 км, максимальная равна 125 км. Если принять во внимание то земная кора, средняя толщина которой равна 40 км, в 3 раза тоньше марсианской.
Современные модели его внутреннего строения предполагают, что размер ядра в радиусе составляет 1700-1850 км, и оно состоит в основном из железа и никеля с приблизительно 16-17% серы. Из-за его меньшего размера и массы сила тяжести на поверхности Марса составляет всего 37,6% от земной. здесь равно 3,711 м/с², по сравнению с 9,8 м/с² на нашей планете.
Характеристики поверхности
Красный Марс сверху пыльный и сухой, и геологически он очень напоминает Землю. У него есть равнины и горные хребты, и даже самые большие песчаные дюны в Солнечной системе. Здесь расположена также самая высокая гора - щитовой вулкан Олимп, и самый длинный и глубокий каньон - долина Маринера.
Ударные кратеры - типичные элементы ландшафта, которыми испещрена планета Марс. Возраст их исчисляется миллиардами лет. Из-за медленной скорости эрозии они хорошо сохранились. Самым большим из них является долина Эллада. Окружность кратера равна около 2300 км, а его глубина достигает 9 км.
На поверхности Марса также можно различить овраги и каналы, и многие ученые считают, что по ним когда-то текла вода. Сравнивая их с аналогичными образованиями на Земле, можно предположить, что они по крайней мере частично образованы водной эрозией. Эти каналы достаточно велики - 100 км шириной и 2 тыс. км в длину.
Спутники Марса
У Марса есть два небольших спутника, Фобос и Деймос. Они были обнаружены в 1877 г. астрономом Асафом Холлом и носят названия мифических персонажей. В соответствии с традицией получения имен из классической мифологии, Фобос и Деймос являются сыновьями Ареса - греческого бога войны, который был прототипом римского Марса. Первый из них олицетворяет страх, а второй - смятение и ужас.
Фобос имеет около 22 км в диаметре, и расстояние до Марса от него составляет 9234,42 км в перигее и 9517,58 км в апогее. Это ниже синхронной высоты, и спутнику требуется всего 7 часов, чтобы облететь вокруг планеты. Ученые подсчитали, что через 10-50 млн лет Фобос может упасть на поверхность Марса или распасться на кольцевую структуру вокруг него.
Деймос имеет диаметр около 12 км, а его расстояние до Марса составляет 23455,5 км в перигее и 23470,9 км в апогее. Полный оборот спутник совершает за 1,26 дня. У Марса могут быть и дополнительные сателлиты, размеры которых меньше 50-100 м в диаметре, а между Фобосом и Деймосом есть кольцо пыли.
По мнению ученых, эти спутники когда-то были астероидами, но потом они были захвачены гравитацией планеты. Низкое альбедо и состав обеих лун (углеродосодержащий хондрит), который похож на материал астероидов, поддерживают эту теорию, а нестабильная орбита Фобоса, казалось бы, предполагает недавний захват. Тем не менее орбиты обеих лун круговые и находятся в плоскости экватора, что необычно для захваченных тел.
Атмосфера и климат
Погода на Марсе обусловлена наличием очень тонкой атмосферы, которая на 96% состоит из углекислого газа, 1,93% - аргона и 1,89% - азота, а также следов кислорода и воды. Она очень пыльная и содержит твердые частицы размером 1,5 мкм в диаметре, что окрашивает марсианское небо, если смотреть с поверхности, в темно-желтый цвет. Атмосферное давление изменяется в пределах 0,4-0,87 кПа. Это эквивалентно примерно 1% земного на уровне моря.
Из-за тонкого слоя газовой оболочки и большей удаленности от Солнца поверхность Марса прогревается гораздо хуже, чем поверхность Земли. В среднем она равна -46 °C. В зимний период она опускается до -143 °C на полюсах, а в летний в полдень на экваторе достигает 35 °C.
На планете бушуют пылевые бури, которые переходят в небольшие торнадо. Более мощные ураганы возникают, когда пыль поднимается вверх и нагревается Солнцем. Ветры усиливаются, создавая бури, масштабы которых измеряются тысячами километров, а их продолжительность - несколькими месяцами. Они фактически скрывают почти всю площадь поверхности Марса из поля зрения.
Следы метана и аммиака
В атмосфере планеты также были обнаружены следы метана, концентрация которого составляет 30 частей на миллиард. Подсчитано, что Марс должен производить 270 тонн метана в год. После попадания в атмосферу этот газ может существовать только в течение ограниченного периода времени (0,6-4 года). Его присутствие, несмотря на короткое время жизни, указывает на то, что должен существовать активный источник.
Среди предполагаемых вариантов - вулканическая активность, кометы и наличие метаногенных микробных форм жизни под поверхностью планеты. Метан может быть получен при небиологических процессах, называемых серпентинизацией, с участием воды, углекислого газа и оливина, который часто встречается на Марсе.
Express также был обнаружен аммиак, но с относительно коротким временем жизни. Не ясно, что его производит, но в качестве возможного источника была предложена вулканическая активность.
Исследование планеты
Попытки узнать, что такое Марс, начались в 1960-х годах. В период с 1960 по 1969 г. Советский Союз запустил к Красной планете 9 беспилотных космических аппаратов, но все они не смогли достигнуть цели. В 1964 г. НАСА начало запускать зонды Mariner. Первыми стали «Маринер-3» и «Маринер-4». Первая миссия потерпела неудачу во время развертывания, но вторая, запущенная 3 недели спустя, успешно проделала 7,5-месячное путешествие.
«Маринер-4» сделал первые ближние снимки Марса (показав ударные кратеры) и предоставил точные данные об атмосферном давлении на поверхности и отметил отсутствие магнитного поля и радиационного пояса. НАСА продолжило программу запуском другой пары пролетных зондов Mariner 6 и 7, которые достигли планеты в 1969 г.
В 1970-х годах СССР и США соревновались в том, кто первым выведет искусственный спутник на орбиту Марса. Советская программа М-71 включала три космических аппарата - «Космос-419» («Марс-1971C»), «Марс-2» и «Марс-3». Первый тяжелый зонд потерпел аварию во время запуска. Последующие миссии, «Марс-2» и «Марс-3», представляли собой комбинацию орбитального аппарата и посадочного модуля и стали первыми станциями, совершившими внеземную посадку (кроме Луны).
Они были успешно запущены в середине мая 1971 г. и летели от Земли до Марса семь месяцев. 27 ноября спускаемый аппарат «Марс-2» совершил аварийную посадку из-за сбоя бортовой ЭВМ и стал первым рукотворным объектом, достигшим поверхности Красной планеты. 2 декабря «Марс-3» совершил штатную посадку, но его передача была прервана после 14,5 с трансляции.
Тем временем НАСА продолжало программу Mariner, и в 1971 г. был произведен запуск зондов 8 и 9. «Маринер-8» во время запуска и упал в Атлантический океан. Но второй космический аппарат не только добрался до Марса, но и стал первым успешно выведенным на его орбиту. Пока длилась пылевая буря планетного масштаба, спутнику удалось сделать несколько фотографий Фобоса. Когда шторм утих, зонд сделал снимки, давшие более подробные доказательства того, что на поверхности Марса когда-то текла вода. Было установлено, что возвышенность под названием Снега Олимпа (один из немногих объектов, которые остались видимыми во время планетарной пылевой бури) также является самым высоким образованием в Солнечной системе, что привело к его переименованию в гору Олимп.
В 1973 году Советский Союз послал еще четыре зонда: 4-й и 5-й орбитальные аппараты «Марс», а также орбитальные и спускаемые зонды «Марс-6» и 7. Все межпланетные станции, кроме «Марса-7», передали данные, а экспедиция «Марс-5» оказалась наиболее успешной. До момента разгерметизации корпуса передатчика станция успела передать 60 изображений.
К 1975 году НАСА запустило Viking 1 и 2, состоявшие из двух орбитальных аппаратов и двух спускаемых. Миссия на Марс имела целью поиск следов жизни и наблюдение за его метеорологическими, сейсмическими и магнитными характеристиками. Результаты биологических экспериментов на борту спускаемых «Викингов» были неубедительными, но повторный анализ данных, опубликованный в 2012 г., предположил наличие признаков микробной жизни на планете.
Орбитальные аппараты дали дополнительные данные, подтверждающие то, что когда-то на Марсе существовала вода - большие наводнения образовали глубокие каньоны, протяженностью в тысячи километров. Кроме того, участки разветвленных потоков в южном полушарии позволяют предположить, что здесь когда-то выпадали осадки.
Возобновление полетов
Четвертая планета от солнца не исследовался вплоть до 1990-х годов, когда НАСА отправило миссию Mars Pathfinder, состоявшую из космического корабля, который приземлил станцию с перемещающимся зондом «Соджорнер». Аппарат высадился на Марс 4 июля 1987 г. и стал доказательством состоятельности технологий, которые будут использованы в дальнейших экспедициях, таких как посадка с использованием воздушных подушек и система автоматического обхода препятствий.
Следующая миссия на Марс - картографический спутник MGS, он достиг планеты 12 сентября 1997 г. и начал работу в марте 1999 г. В течение одного полного марсианского года с малой высоты почти на полярной орбите он изучил всю поверхность и атмосферу и отправил больше данных о планете, чем все предыдущие миссии, вместе взятые.
5 ноября 2006 г. MGS потерял связь с Землей, и усилия НАСА по ее восстановлению были прекращены 28 января 2007 г.
В 2001 г. выяснить, что такое Марс, был отправлен Mars Odyssey Orbiter. Его цель заключалась в поиске доказательств существования воды и вулканической активности на планете с использованием спектрометров и тепловизоров. В 2002 г. было объявлено, что зонд обнаружил большое количество водорода - свидетельство существования огромных залежей льда в верхних трех метрах почвы в пределах 60° от южного полюса.
2 июня 2003 г. запустило «Марс Экспресс» - космический аппарат, состоящий из спутника и спускаемого зонда «Бигл-2». Он вышел на орбиту 25 декабря 2003 г., а зонд вошел в атмосферу планеты в тот же день. Перед тем как ЕКА потерял контакт со спускаемым аппаратом, Mars Express Orbiter подтвердил наличие льда и диоксида углерода на южном полюсе.
В 2003 году НАСА приступило к исследованию планеты по программе MER. В ней использовались два марсохода «Спирит» и «Опортьюнити». Миссия на Марс имела задачу исследовать различные породы и почвы с целью обнаружения свидетельств присутствия здесь воды.
12.08.05 был запущен Mars Reconnaissance Orbiter (MRO), который достиг орбиты планеты 10.03.06. На борту аппарата находятся научные приборы, предназначенные для обнаружения воды, льда и минералов на поверхности и под ней. Кроме того, MRO обеспечит поддержку предстоящим поколениям космических зондов: ежедневно отслеживается погода на Марсе и состояние его поверхности, производится поиск будущих мест посадки и тестирование новой телекоммуникационной системы, которая ускорит связь с Землей.
6 августа 2012 г. в кратере Гейла приземлились Марсианская научная лаборатория НАСА MSL и марсоход «Кьюриосити». С их помощью было сделано множество открытий, касающихся местных атмосферных и поверхностных условий, а также были обнаружены органические частицы.
18 ноября 2013 года в очередной попытке узнать, что такое Марс, был запущен спутник MAVEN, целью которого является изучение атмосферы и ретрансляция сигналов роботизированных марсоходов.
Исследования продолжаются
Четвертая планета от Солнца - наиболее изученная в Солнечной системе после Земли. В настоящее время на ее поверхности работают станции «Оппортьюнити» и «Кьюриосити», а на орбите функционируют 5 космических аппаратов - Mars Odyssey, Mars Express, MRO, MOM и Maven.
Этим зондам удалось передать невероятно детальные изображения Красной планеты. Они помогли обнаружить, что когда-то там была вода, и подтвердили, что Марс и Земля очень похожи - у них есть полярные шапки, смена времен года, атмосфера и наличие воды. Они также показали, что органическая жизнь может существовать сегодня и, скорее всего, была раньше.
Одержимость человечества в том, чтобы узнать, что такое Марс, не ослабевает, и наши усилия по изучению его поверхности и разгадке его истории далеки от завершения. В ближайшие десятилетия, мы, вероятно, продолжим отправлять туда марсоходы и впервые пошлем туда человека. И со временем, учитывая наличие необходимых ресурсов, четвертая планета от Солнца когда-нибудь станет пригодной для проживания.
Орбита Марса вытянута, поэтому расстояние до Солнца меняется в течение года на 21 млн км. Расстояние до Земли также не постоянно. В Великие противостояния планет, происходящие один раз в 15-17 лет, когда Солнце, Земля и Марс выстраиваются в одну линию, Марс максимально приближается к Земле на 50-60 млн км. Последнее Великое противостояние было в 2003 г. Максимальная удаленность Марса от Земли достигает 400 млн км.
Год на Марсе почти вдвое длиннее земного — 687 земных дней. Ось наклонена к орбите — 65 ° , что ведет к смене времен года. Период вращения вокруг своей оси равен 24,62 ч, т. е. всего на 41 мин больше периода вращения Земли. Наклон экватора к орбите почти как у Земли. Это значит, что смена дня и ночи и смена времен года на Марсе протекает почти так же, как на Земле.
По расчетам, ядро Марса имеет массу до 9 % массы планеты. Оно состоит из железа и его сплавов и пребывает в жидком состоянии. Марс имеет мощную кору толщиной 100 км. Между ними находится силикатная мантия, обогащенная железом. Красный цвет Марса как раз и объясняется тем, что его грунт наполовину состоит из окислов железа. Планета как бы «проржавела».
Небо над Марсом темно-фиолетовое, и яркие звезды видны даже днем в спокойную тихую погоду. Атмосфера имеет следующий состав (рис. 46): углекислый газ — 95 %, азот — 2,5, атомарный водород, аргон — 1,6 %, остальное — водяные пары, кислород. Зимой углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. В атмосфере встречаются редкие облака, над низинами и на дне кратеров в холодное время суток стоят туманы.
Рис. 46. Состав атмосферы Марса
Среднее давление атмосферы на уровне поверхности около 6,1 мбар. Это в 15 000 раз меньше, чем на , и в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли. В самых глубоких впадинах давление достигает 12 мбар. Атмосфера Марса сильно разряжена. Марс — холодная планета. Самая низкая зарегистрированная температура Марса -139 °С. Для планеты характерен резкий перепад температур. Амплитуда температур может составлять 75-60 °С. На Марсе есть климатические пояса, подобные земным. В экваториальном поясе в полдень температура поднимается до +20-25 °С, а ночью падает до -40 °С. В умеренном поясе утром температура составляет 50-80 °С.
Предполагают, что несколько миллиардов лет назад на Марсе была атмосфера плотностью 1-3 бар. При таком давлении вода должна находиться в жидком состоянии, а углекислый газ — испаряться, и мог возникнуть парниковый эффект (как на Венере). Однако Марс постепенно терял атмосферу из-за своей малой массы. Парниковый эффект уменьшался, появились вечная мерзлота и полярные шапки, которые наблюдаются и поныне.
На Марсе находится самый высокий вулкан Солнечной системы — Олимп. Его высота 27 400 м, а диаметр основания вулкана достигает 600 км. Это потухший вулкан, который, вероятнее всего, около 1,5 млрд лет назад извергал лаву.
Общие характеристики планеты Марс
В настоящее время на Марсе не найдено ни одного действующего вулкана. Около Олимпа есть и другие гигантские вулканы: гора Аскрийская, гора Павлина и гора Арсия, высота которых превышает 20 км. Вытекшая из них лава, прежде чем застыть, растеклась во все стороны, поэтому вулканы по форме напоминают скорее лепешки, чем конусы. Есть на Марсе и песчаные дюны, гигантские каньоны и разломы, а также метеоритные кратеры. Наиболее грандиозная система каньонов — долина Маринера длиной 4 тыс. км. В прошлом на Марсе могли протекать реки, которые и оставили русла, наблюдаемые в настоящее время.
В 1965 г. американский зонд «Маринер-4» передал первые изображения Марса. На основании этих, а также снимков с «Маринер-9», советских зондов «Марс-4» и «Марс-5» и американских «Викинг-1» и «Викинг-2», работавших в 1974 г., была составлена первая карта Марса. А в 1997 г. американский космический корабль доставил на Марс робота — шестиколесную тележку длиной 30 см и массой 11 кг. Робот находился на Марсе с 4 июля по 27 сентября 1997 г., изучая эту планету. Передачи о его передвижении транслировались по телевидению и сети Интернет.
У Марса два спутника — Деймос и Фобос.
Предположение о существовании у Марса двух спутников высказал в 1610 г. немецкий математик, астроном, физик и астролог Иоганн Кеплер (1571 — 1630), открывший законы движения планет.
Однако открыты спутники Марса были только в 1877 г. американским астрологом Асафом Холлом (1829-1907).
Вес Марса – около 6,4169 х 10 23 кг, что примерно в 10 раз меньше земной массы.
Планета Марс носит имя древнеримского бога войны Марса – согласно легендам, именно по причине своего красновато- «кровавого» цвета. По отношению к Солнцу Марс находится на четвертом месте - между ближайшими соседями Землей и Юпитером. Длина «пути» между Марсом и Солнцем составляет около 228 млн километров. По своим габаритам эта красная планета под седьмым номером среди остальных планет. Сегодня мы узнаем, сколько весит Марс по сравнению с остальными планетами, а также другие интересные факты «из жизни» этого небесного тела.
Немного о Марсе
Издавна Марс вызывает живой интерес у мировых ученых, поскольку его «темперамент» очень похож на земной. Действительно, марсианская поверхность покрыта слоем рыхлых пород (реголиты), в составе которых много железа, минеральной пыли и камней. Состав грунта Земли почти аналогичный, - разве что содержит намного больше органических веществ.
Вес Марса составляет 6,4169 х 1023 кг
Согласно исследованиям, в прошлом на Марсе были реки, озера и даже целые океаны. Однако со временем вода полностью испарилась, и на сегодняшний день жидкость на Красной планете сохраняется лишь под землей и на полярных «шапках» - в виде льда.
Атмосфера Марса содержит 95% углекислого газа и сильно разряжена. Кроме того, марсианский «воздух» наполнен мелкими частицами пыли, придающими ей красноватый оттенок. Для марсианского климата характерны пылевые бури. Существует теория, что эти опасные погодные явления возникают в результате поглощения мелкими частицами пыли солнечного света. Как следствие – атмосфера Марса нагревается и над планетой поднимается глобальный шторм.
Марс и Земля – сравнительные характеристики и параметры
- Размер . Диаметр Красной планеты 6792 км (по экватору), что в два раза меньше земного – этот показатель у Земли равняется 12756 км. Так что, Земля больше Марса примерно в 1,877539 раз. Если же сопоставить всю площадь земной суши и поверхность Марса, то эти цифры окажутся почти равными между собой.
- Масса . Марс обладает сравнительно небольшой массой, составляющей около 10 процентов земной массы. Для сравнения: Марс весит 6,4169 х 10 23 кг, а вес Земли – 5,9722 х 10 24 кг. К тому же, сила тяжести на марсианской поверхности меньше земной примерно на 38%. Поэтому все предметы на Марсе будут весить меньше, чем на Земле. К примеру, если ребенок на «родной» планете весит 32 кг, то на Марсе его вес будет составлять всего 12 кг.
- Объем и плотность . Известно, что средняя плотность Марса равна 3,94 г/см 3 , а Земли – примерно 5,52 г/см 3 . Как видим, по сравнению с Землей, у Красной планеты плотность довольно низкая. Ведь этот показатель напрямую зависит от массы, а масса Марса составляет всего 10% земной. Что касается объема Марса, то он равняется только 15% земного объема. Если представить Землю в виде полого шара, то для его заполнения понадобится шесть таких маленьких «шариков», как Марс.
- Длина орбиты и скорость движения планет по орбите . Земная орбита составляет 939 120 000 км, а Марса – 1 432 461 000 км. Скорость движения Марса по орбите равна 107 218 км/ч, а Земли – 86 676 км/ч. Так что продолжительность одного полного оборота Марса около 687 земных дней.
- Сезоны . Научно доказано, что марсианский день длится на 40 минут больше, чем земной. Количество сезонов на двух планетах одинаково, поскольку наклоны оси почти совпадают (У Земли - 23,5˚, у Марса – 25˚). Однако продолжительность года на Марсе примерно в два раза больше, чем на Земле, так что сезоны также длиннее.
Масса Марса и других планет Солнечной системы – сравнительный анализ
Как видно из таблицы, в Солнечной системе Марс является достаточно маленькой по массе планетой, меньше которой только Меркурий.
Есть ли жизнь на Марсе?
Этот вопрос волновал многие поколения землян. Ведь Марс содержит все необходимые составляющие для зарождения жизни – химические элементы (углерод, водород, кислород, азот), источник энергии и воду.
К тому же, еще в 1996 году ученые нашли доказательства жизни на Марсе на уровне микроорганизмов, включающих в себя разные сложные органические молекулы, зерна минерала магнетита и микроскопические соединения, напоминающие окаменелые микробы. Конечно, мнения ученых в этом вопросе расходятся, однако до сих пор не было найдено доказательств полного отсутствия жизни на Марсе.
Итак, теперь мы знаем, сколько весит Марс, его сравнительные характеристики с остальными небесными «жителями» Солнечной системы, а также другие занимательные факты.
Марс – четвертая планета от солнца. Из-за её отчетливо красного цвета на небосклоне, цвета крови, греки назвали её в честь их бога войны – Аресом . Римлянам сравнение с богом войны понравилось и они охотно его переняли, правда назвав уже по своему – Марсом . Другие цивилизации также называли эту планету по визуальному впечатлению, например, египтяне назвали Марс “Her Desher”, что означает “красный”, а древние китайские астрономы обозначали его как “огненную звезду”.
Рассвет на Марсе. Если смотреть с поверхности красной планеты, то она уже не кажется нам такой уж красной. Во всяком случае, небо у неё… голубоватое
Орбитальные характеристики Марса
Ось Марса, как и ось Земли, наклонена по отношению к солнцу, что автоматически предполагает наличие на планете или времен года. Однако, так как Марс движется вокруг Солнца не по круглой, а по эллиптической орбите (кстати, самой вытянутой среди планет солнечной системы), все сезоны, бывают ещё и сразу двух типов. Когда Марс находится ближе всего к солнцу и обращен к нему южным полушарием, лето будет коротким, но жарким, а в северном полушарии будет такая же короткая, но зато холодная зима. Когда Марс находится дальше от солнца и обращен к нему северным полушарием лето и зима будут длинными, без температурных скачков.
Наклон оси Марса может меняться довольно сильно, так как в отличие от Земли, у него отсутствует внушительный “противовес” (Луна) стабилизирующий систему. Теоретически, такие скачки могут оказывать очень большое влияние на климат планеты. В частности, предполагается, что именно изменение наклона оси планеты оказывает влияние на резкие выбросы метана из недр планеты в её атмосферу, в прошлом, возможно,вызывавшие периоды резкого потепления.
Среднее расстояние от солнца : 227 936 640 км. (в 1,524 раз дальше, чем Земля).
Перигелий (ближайшая точка к солнцу) : 206 600 000 км (в 1,404 раз дальше, чем Земля).
Афелий (дальняя точка от солнца) : 249 200 000 км (в 1,638 раз дальше, чем Земля).
Физические характеристики Марса
Знаменитый красный цвет Марса обусловлен рыхлой пылью богатой железом, покрывающей всю поверхность планеты, если сделать некоторые допущения, то без органических материалов, через миллионы лет, почва нашей планеты выглядела бы примерно также.
Сейчас , что вода не может существовать на его поверхности в жидком состоянии, однако судя по пробам грунта, раньше здесь было значительно теплее, и на поверхностности планеты текли реки. Во всяком случае высохшие к настоящему моменту русла марсианских рек, говоря о их не маленьких размерах – до 100 км в ширину и до 2000 км в длину. Не плохо для планеты, чей размер составляет что-то около половины размера Земли, а масса меньше в 10 раз!
Типичный – плоские равнины и низменности. У марса нет тектоники плит, соответственно разнообразному пейзажу на его поверхности взяться неоткуда. Северное полушарие планеты по средней высоте, несколько ниже южного. Предполагается, что когда-то большую часть этих северных низменностей планеты, занимал марсианский океан.
Количество кратеров на Марсе резко меняется в зависимости от места. Большая часть поверхности южного полушария планеты имеет много кратеров, среди которых особенно выделяется Эллада, шириной в 2300 км, в то время как в северном полушарии моложе и поэтому имеет меньше кратеров. Вообще, в плане размеров – Марс планета контрастов. Нарочно не придумаешь, чтобы именно на планете почти целиком покрытой равнинами, находились бы одновременно и самый высокий вулкан в солнечной системе (Гора Олимп, 27 км!) и самая протяженная система каньонов (Долина Марине, 4000 км!).
Некоторые кратеры имеют необычные “подтеки” вокруг них, напоминающих застывшую грязь. Теоретически, это может означать, что под поверхностью Марса и сейчас очень много воды в виде льда, которая разогревается и выплескивается на поверхность при мощном ударе.
Оба полюса планеты покрыты снеговыми шапками, правда снег здесь не совсем обычный – это конденсат углекислого газа (“сухой лед”), замерзающий и выпадающий в виде осадков. Однако под слоем газа скрывается и привычный водяной лед. В летний период северная снеговая шапка Марса может стаивать совсем, южная никогда на растаивает полностью.
Некоторые вулканы имеют несколько кратеров, что предполагает, что они недавно прорезались, в результате чего лава, прикрывая старые кратеры.
Вулканы Марса – одно из «чудес» солнечной системы. Они такие огромные потому, что расплавленной породе удается найти выход на поверхность планеты, только в нескольких точках
Состав и структура поверхности и атмосферы Марса
Состав атмосферы Марса
Атмосфера Марса примерно в 100 раз тоньше земной. По данным НАСА, она состоит из 95,32 % углекислого газа, 2,7 % азота, на 1,6 % аргона, 0,13 % кислорода, 0,08 % окиси углерода, а также незначительного количества воды, азота, неона, тяжелого водорода, криптона и ксенона.
Магнитное поле Марса
В настоящее время на Марсе нет глобального планетарного , но есть локальные участки поверхности, где магнитное поле не уступает, а то и превосходит земное. Эти “островки” – остатки древнего планетарного магнитного поля, существовавшего 4,5-3,5 млрд. лет назад..
Химический состав недр Марса
Марс, скорее всего, имеет твердое ядро, состоящее из железа, никеля и серы. Мантия Марса по составу похожа на земную и включает различные соединения кремния, кислорода, железа и магния. Кора планеты представлена вулканическими базальтовыми породами, которые также широко распространены в земной и лунной коре. Впрочем, состав земной и марсианской коры не идентичен – если на Марсе основной элемент коры – базальт, то на Земле это кремнезем.
Спутники Марса
У Марса есть два спутника – Фобос и Деймос , открытые астрономом Асафом Холлом в 1877 году. Названия спутников переводятся с греческого как “Страх” и Ужас”. Впрочем, для сыновей бога войны, имена вполне нормальные, правда?
По сравнению с нашей Луной, Фобос и Деймос выглядят совсем не представительно – диаметр Фобоса в широкой части составляет 27 км, а Деймос – 15 км. Оба спутника имеют неправильную форму, так как их сила тяжести слишком мала, чтобы “сжать” самих себя в комок, придав шаровидную форму.
Состав обоих спутников Марса одинаков – камень вперемежку со льдом. Хотя оба они имеют на поверхности следы от метеоритных ударов, поверхность Фобоса значительно более неоднородна, покрыта сетью трещин, кроме того, на нем же присутствует и крупный кратер шириной около 10 км, или почти в половину ширины самого спутника.
Как и наша Луна, марсианские спутники всегда обращены к нему одной стороной.
Пока остается неясным, откуда взялись Фобос и Деймос, но скорее всего до того как переквалифицироваться в луны Марса, оба спутника были обычными астероидами, захваченными гравитацией красной планеты. Как бы то ни было – обе марсианские луны – временное явление в небе красной планеты. По-крайней мере, это справедливо по отношению к Фобосу, который с каждым витком всё ближе приближается к Марсу, за год преодолевая “смешное” расстояние в 1,8 метра. Впрочем, через 50 миллионов лет, если дела будут идти в таком же темпе, Фобос или врежется в Марс или распадется на мелкие обломки, которые образуют вокруг планеты кольцо.
Спутники Марса – Фобос и Деймос. Обычные куски камня мало напоминающие нашу Луну
Исследования и разведка Марса
Первым человеком положившим начало “инструментальному” изучению Марс, стал Галилео Галилей, наблюдавший планету в телескоп в 1609 году. На следующие три с половиной века телескоп стал основным (и единственным) изучением Марса, с его помощью была сделана масса открытий, но… лучше один раз потрогать роботизированными манипуляторами, чем увидеть, правда? “Настоящее” изучение Марса началось только тогда, когда человечество смогло отправить к нему исследовательские автоматически станции, во второй половине XX-го века.
Успешные миссии по изучению Марса
Первым “космическим роботом” положившим начало изучению Марса стали автоматически межпланетные станции Маринер-4 (США, 1964 г.), Маринер- 6 и 7 (США, 1969 г.). В принципе, уже первые же полеты показали картину такой какая она есть – красная планета оказалась бесплодным миром, без каких-либо признаков жизни на поверхности. Советские космические станции Марс-2 (СССР, 1971 г.) и Марс-3 (СССР, 1971 г.) подтвердили ту же истину, однако дальше почти не продвинулись – обе станции угодили в самое сердце марсианских пылевых бурь и задача составить первую карту марсианской поверхности, ими выполнена не была.
В 1973 году Маринер-9 (США) вышел на орбиту Марса, после чего ему удалось картографировать около 80% поверхности планеты, а также открыть крупнейшие марсианские вулканы и каньоны, самый обширный из которых, был назван в честь семейства американских исследовательских аппаратов – Долина Маринера .
Спускаемый аппарат Викинг-1 (США, 1976 г.) был первым рукотворным аппаратом, который успешно приземлился на поверхность Марса. Он передал на землю первые фотографии поверхности Марса, но не нашел никаких доказательств существования жизни на этой планете. Его брат-близнец Викинг-2 также приземлился успешно в том же году, провел многочисленные анализы почв, но также не нашел никаких признаков жизни.
Следующие два корабля, которые успешно достигли поверхности Марса были “Марс Пасфайндер” (Mars Pathfinder, “Марсопроходец”, 1996 г.), и “Марс Глобал Сервейор” (Mars Global Surveyor, 1996 г.). При этом в состав миссии “Марсопроходца” входил небольшой колесный марсоход “Соджорнер ” (Sojourner, “Пришелец (а точнее “Приживалка” :))”) - первый марсоход успешно выполнивший миссию по анализу почв на другой планете.
В 2001 году к Марсу отправился “Марс Одиссей” (Mars Odyssey, США), обнаруживший большое количество водяного льда под поверхностью Марса, на глубине свыше одного метра под поверхностью.
В 2003 году, NASA запустила к Марсу сразу два однотипных марсохода: “Дух ” (Spirit, “Спирит”) и “Возможность ” (Opportunity, “Оппортунити”), которые успешно приземлились в разных областях красной планеты и в обоих районах нашли явные признаки того, что по поверхности Марса действительно когда-то текла вода.
В 2008 году NASA, в рамках миссии “Марс-Скаут” отправила к Марсу спускаемый аппарат “Феникс ” (Phoenix ), который приземлился на северных равнинах планеты и вел поиски воды.
В 2011 году NASA отправила четвертый марсоход, известный как “Любопытство ” (Mars Curiosity, “Куриосити”)”. Из всех марсоходов этот был самым совершенным и крупным (масса на земле 899 кг, на Марсе 340 кг). Этот марсоход – на деле, целая передвижная автоматизированная лаборатория, провел огромный спектр анализов почв и атмосферы красной планеты и дал ученым много информации о настоящем и прошлом Марса. Начав работу в 2012 году, по состоянию на 2017 г. “Куриосити” все ещё сохраняет некоторую работоспособность и продолжает свою миссию.
В 2014 году на орбиту Марса вышел аппарат MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN - «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе») – вторая часть проекта “Марс-Скаут”, позволившая точнее установить причины потери Марсом большей части своей атмосферы. Также в 2014 году орбиты Марса достиг индийский спутник “Мангальян ” доставленный к цели с помощью российской ракеты.
Марсоход «Оппортьюнити» среди типичного марсианского пейзажа. Художник правда перестарался и увлекся, так как большая часть поверхности Марса покрыта все-таки не горами, а почти плоскими равнинами усеянными камнями.
Планируемые миссии на Марс
- “Озарение ” (InSight, NASA, 2018 г.) – двойная миссия из спускаемого аппарата и орбитальной станции, которые займутся изучением внутренней части Марса.
- “Марс 2020 ” (Mars 2020 Rover Mission, NASA, 2020 г.) – “приемник” марсохода “Любопытство”, который сменит старика на посту.
Среди объектов Солнечной системы Марс продолжает оставаться самой любопытной и самой исследуемой планетой. За все время пристального изучения человеком нашего ближнего космоса, только четвертая планета Солнечной системы удостоилась такого внимания. Причина такого повышенного интереса к нашему соседу заключается не только в его относительной близости к нашему миру. Красная планета интересна человечеству с точки зрения возможности освоения внеземного пространства.
Те данные, которые сегодня имеются о Меркурии и о Венере указывают на то, что это чужие, враждебные для нас миры. Для этих планет природа уготовила судьбу физических и химических лабораторий. Марс же по многим параметрам уже не такой мрачный и безжизненный. Недаром именно этой планете принадлежат литературные лавры родины первой внеземной цивилизации. Почему Марс так интересен для нас? С чем же на самом деле имеет дело человек, обращая свой взор на маленькую, красноватую звездочку на ночном небосклоне.
Описание красной планеты
Из всего списка планет Солнечной системы Марс является едва ли не единственным космическим объектом, до которого сегодня может долететь человек. Это вторая ближайшая к нам планета Солнечной системы. Даже тот уровень развития техники, которого достигла человеческая цивилизация, позволяет строить планы исследования Марса и осуществления полета человека на четвертую планету нашей звездной системы. Ориентировочно для осуществления этой масштабной и грандиозной программы потребуется еще 10-15 лет. Однако если сравнивать подготовительные мероприятия, идущие сейчас в этом направлении, с программой посещения человеком Луны, разница очевидна.
По многим данным, полученным в последнее время с помощью автоматических космических зондов и марсоходов, возможно на красной планете миллионы лет назад могла бы существовать жизнь. Недаром, изучая полученные снимки поверхности планеты Марс, ученые всех мастей единодушны во мнении — наш сосед не безнадежен. Имеются все предпосылки считать, что четвертая планета могла быть еще одним оазисом жизни в нашей Солнечной системе. Этому способствуют астрофизические параметры планеты, данные о марсианской атмосфере, климатическая картина на поверхности нашего соседа.
К тому же если марсианские полюса покрыты ледяными шапками, имеет право на жизнь версия о наличии жидкой воды в недрах планеты. Если будет доказано, что вода в жидком состоянии имеет все шансы быть в природе красной планеты, значит вопрос поиска форм жизни в этом суровом месте — всего лишь дело времени.
Уверенности сторонникам полезности Марса для освоения человеком, придает информация о составе марсианского воздуха и схожие с Землей астрофизические параметры. Даже при условии, что атмосфера планеты далека по своему составу от земной воздушной прослойки, можно говорить об относительно приемлемых условиях. Сильно разреженная атмосфера не внушает оптимизма, однако в какой-то мере это лучше, чем та картина, которую мы наблюдаем на Меркурии или на горячей Венере. Ученые считают, что по климатическим параметрам на Марсе вполне сносная погода. Суровые морозы с температурами до -170°С в полярных областях сменяются на тропическую жару в экваториальных районах. В летние дни температура достигает отметки +20°С. Однако в зимнее время и особенно ночью, температура может опускаться до отметки – 125°С.
Другими словами, при соответствующей технической и физической подготовке человека, марсианская среда может быть пригодной для обитания. Не стоит сбрасывать со счетов тот факт, что подобные климатические условия стали результатом космического катаклизма. Не исключено, что в далеком прошлом планеты климат на планете был более теплым и на планете буйствовала марсианская жизнь. Этого нельзя сказать по отношению к другим планетам земной группы, где напрочь отсутствуют малейшие намеки на существование условий для зарождения жизнь.
Сведения, которые сегодня собраны научным сообществом, дают все основания считать Красную планету удобным плацдармом для последующего освоения космоса. Многочисленные работы ученых, полеты автоматических зондов к планете и доставка на Марс марсоходов позволили получить массу полезной информации. Мы теперь знаем практически все о марсианской почве, имеем представлением о жесточайших пылевых бурях. Ученые получили подробные снимки почти всей поверхности планеты, включая северные и южные полярные шапки. Остается только обработать тонны полученной информации и сделать соответствующие выводы.
Краткая характеристика и особенности планеты
С точки зрения академической науки, Марс — ярко выраженная планета земной группы. Слегка вытянутая орбита планеты расположена в 1,5 раза дальше от Солнца, чем орбита Земли. В перигелии Марс удаляется от нашей звезды на расстояние 250 млн. км, а в афелии планету Марс от Солнца разделяет расстояние в 207 млн. км. Размер Красной планеты вдвое уступает нашей Земле. Диаметр четвертой по счету планеты составляет 6 779 км., против 12 742 км. диаметра Земли.
Если по своим размерам Марс только в два раза проигрывает Земле, то по массе Красная планета в десять раз легче нашей голубой красавицы, 6,39E23 кг против 5,972E24 кг. Соответственно, ускорение свободного падения у нашего соседа составляет всего 3,72 м/с2 против 9,807 м/с2. При всех своих миниатюрных размерах, рельеф у планеты достаточно разнообразен. На Красной планете присутствуют горы и долины, имеются обширные впадины, глубокие каньоны и даже метеоритные кратеры, подобные лунным образованиям. На поверхности нашего соседа обнаружены потухшие вулканы, свидетельствующие о бурной молодости Марса. Здесь находится самый высокий вулкан в Солнечной системе — гора Олимп. Его вершина упирается в марсианское небо, достигая 26 километров высоты. Этот потухший вулкан является рекордсменом, высота которого в 2,5 раз превышает относительную высоту земного вулкана Мауна-Кеа.
Однако, несмотря на разнообразный рельеф, ландшафт на Марсе довольно скучный и однообразный. Горные массивы сменяются бескрайними каменистыми пустынями. Светлые области на поверхности планеты принято называть материками, тогда как темные участки являются марсианскими морями. Эти элементы марсианского рельефа занимают более 70% площади южного полушария Марса.
При всем однообразии марсианской поверхности у планеты есть своя фишка. Оба полушария Марса существенно отличаются как по морфологическим признакам, так и с точки зрения интенсивности внешнего воздействия. В северном полушарии в рельефе доминируют долины и гладкие равнины, хотя сама поверхность планеты в этой части ниже среднего уровня. В южном полушарии преобладают метеоритные кратеры, а сама поверхность является приподнятой. Этот факт в некоторой степени объясняет наличие тектонических плит, которые совершали движение в глубокой древности. Унылый марсианский ландшафт скрашивают только полярные шапки, имеющиеся на северном и на южном полюсе планеты.
Как и все планеты земной группы, Марс имеет классическое строение:
- кора, толщиной от 100 км на полюсах ио 8 км в экваториальной области в районе впадины Эллада;
- промежуточный слой, состоящий из полужидких пород;
- силикатная мантия толщиной 1300-1500 км;
- железное ядро диаметром 2960 км, которое наполовину является жидким.
На Красной планете имеется собственная атмосфера. В ее составе главное место занимает углекислый газ. В меньшей степени воздушная масса планеты содержит азот, водород и кислород. Наличие водяного пара сильно ограниченно. Благодаря сильной разреженности атмосферное давление на Марсе меньше земного давления в 150 раз, всего 6,1 Миллибар. При этом толщина газовой оболочкой вокруг планеты составляет 110 км.
Оценивая физические сведения о планете, стоит обратить внимание на астрофизические параметры Марса, которые во многом сходны с земными параметрами. Четвертая планета совершает полный оборот вокруг нашей звезды за 687 земных суток. При этом скорость вращения красной планеты вокруг собственной оси практически равна скорости вращения Земли – 24 часа и 37 минут. Другими словами время на планете выглядит, так же как и на Земле. Благодаря своему углу наклона и скорости вращения Марс обладает сменой времен года, что является достаточно редким явлением для других планет Солнечной системы. Продолжительность сезонов на поверхности нашего соседа различна. В северном полушарии лето длится 177 марсианских суток, тогда как в южном полушарии лето на 21 день короче.
Краткое описание и характер исследований Марса
С момента первых полетов в космос, человек не оставлял попыток начать изучение соседних планет. Первым к Красной планете направился американский космический зонд «Маринер-4», который впервые сфотографировал Марс с близкого расстояния, пролетая мимо планеты. Последующие миссии были уже более основательными и носили прикладной характер. Американский зонд «Маринер-9» долетев до четвертой планеты, стал его первым искусственным спутником. В 1971 году первую в историю посадку на Марсе совершила советская АМС «Марс-3». Несмотря на удачную посадку, советский аппарат прожил всего 14 секунд. Последующие попытки высадиться на Марс заканчивались неудачами.
Только американской АМС «Викинг-1» в очередной раз удалось совершить мягкую посадку на планету и предоставить человеку первые снимки поверхности Марса. В этой же экспедиции аппаратом впервые были взяты образцы марсианского грунта и получены данные о составе почвы. Далее с завидной регулярностью к четвертой планете отправлялись советские и американские космические аппараты, автоматические зонды космических агентств разных стран, включая Китай, Японию и Европейского Сообщества. В течение последующих 45 лет с момента первого полета «Маринера-4» в сторону Марса с Земли были организованы 48 экспедиций к Красной планете. Из этого количества практически половина миссий закончилась неудачами.
На сегодняшний день планету продолжают исследовать следующие аппараты:
- орбитальный спутник Марса — американский аппарат «Марс-Одиссей»;
- с орбиты планеты автоматический зонд Европейского космического агентства «Марс-Экспресс»;
- американский орбитальный аппарат «Maven» и спутник военного ведомства;
- орбитальный индийский зонд «Мангальян» и космический зонд «Трейс гас Орбитер» ЕКА и Росскосмоса.
Непосредственно на планете продолжают работу два американских марсохода «Оппортьюнити» и «Кьюриосити», ставшие уже легендарными творениями человеческой мысли. Многочисленные космические зонды, автоматические марсианские станции и марсоходы – вся эта техника является арсеналом, брошенным научным сообществом на изучение красной планеты.
Постоянные спутники Марса
У Марса, несмотря на его размеры, имеется два естественных спутника — Фобос и Деймос, трехосные эллипсоиды с размерами 26,8×22,4×18,4 км и 15×12,2×10,4 км., соответственно.
Точное происхождение этих небесных тел неизвестно. Размеры марсианских спутников и их форма вызывают многочисленные споры сторонников различных теорий происхождения Фобоса и Деймоса. Предполагается, что это астероиды, захваченные красной планетой на заре образования Солнечной системы. Поставщиком материала для спутников Марса считается пояс астероидов, расположившийся между четвертой планетой и Юпитером.
Сторонники другой версии происхождения спутников красной планеты склоняются к их искусственной природе. Создать и запустить два искусственно созданных небесных тела могла древняя марсианская цивилизация.