Температура на марсе - холодная загадка. Температура красной планеты

> > > Температура на Марсе

Какая температура на Марсе : значение днем и ночью, летом и зимой. Узнайте среднюю температуру атмосферы и поверхности Марса, описание климата и исследования.

Красная планета расположена дальше от Солнца, чем Земля, поэтому планете достается меньше нагрева. Если говорить точнее, то это крайне прохладное место. Исключение наступает лишь в летний период. Но даже в это время температура на Марсе падает ниже 0°C. Летом Красная планета может прогреться до 20°C, а ночью температура падает до -90°C.

Марс перемещается по эллиптическому пути, поэтому показатель температуры поверхности постоянно меняется, но незначительно. По осевому наклону в 25.19 градусов напоминает земной (26.27), а значит обладает сезонами. Прибавим сюда и тонкий атмосферный слой и поймем, почему планете не удается сберечь хотя бы минимальный нагрев. Атмосфера на 96% представлена углекислым газом. Если бы она была плотнее, то образовался бы парниковый эффект и мы получили вторую Венеру.

Как менялась температура на Марсе?

А как насчет прошлого? Марсоходы и зонды демонстрируют участки с эрозией, к чему могла привести жидкая вода. Это намекает на то, что ранее Марс был не только теплым, но и влажным. Однако Красная планета уже 3 млрд. лет остается сухой и морозной. Некоторые считают, что процесс остывания запустился 4 млрд. лет назад. Однако следы эрозии не исчезли, потому что нет воды в жидком состоянии или тектоники плит. Присутствует ветер, но его силы не хватает, чтобы трансформировать поверхность.

Исследователям важно отслеживать теплую погоду и жидкую воду, потому что они необходимы для зарождения и эволюции жизни. К тому же, если мы планируем дальнейшее изучение и колонизацию, то нам не обойтись без водных источников. На миссию уйдет минимум несколько лет. До прибытия экипажа можно расплавить водяной лед и очистить его.

Если с температурой Марса еще можно бороться, то вода выступает главным препятствием для колонизации. Осталось лишь разработать технологию, которая безопасно доставит нас туда и обратно. Теперь вы знаете, как температура на Марсе днем и ночью.

Обратимся к температуре Марса. Она неоднократно и с успехом измерялась. Если руководствоваться теоретическими соображениями, то средняя температура Марса должна быть около 240 К. Раньше мы получали более высокое значение, основываясь на том, что летом полярная шапка Марса тает. Фактически это может быть и не таяние, а испарение (сублимация) тонкого слоя снега или инея, а таяние происходит в более низких широтах. Марс получает от Солнца тепла немногим меньше, чем Земля, так как его атмосфера очень прозрачна, но и парниковое ее действие тоже слабо (по крайней мере в раза слабее, чем у Земли), поэтому можно ожидать быстрое и глубокое падение температуры на Марсе в ночное время.

Простейшая формула (33.40) дает для средней температуры по всей поверхности Марса значение 220 К. Измерения радиоизлучения Марса на волне 3 см вскоре после его противостояния дали сходное значение 211±28К.

Это значение соответствует равновесной температуре при средних условиях. Из-за значительного эксцентриситета орбиты Марса облучение его Солнцем весьма переменно. Лето на южном полушарии Марса приходится вблизи перигелия, а на северном - вблизи афелия. Южное полушарие получает летом гораздо больше тепла, чем северное. За столетие южная полярная шапка дважды исчезала вовсе, северная же не исчезала ни разу. Конечно, температура в тропическом поясе Марса гораздо выше, чем средняя по диску. Так, по измеренному инфракрасному излучению при полете «Марса-5» над Солнечным озером (Solis Lacus) и Тавмасией (Taumasia) была найдена температура поверхности 272 К. Это была, по-видимому, максимальная температура. Она пришлась на 13 часов по местному времени. При закате Солнца здесь же было определено 230 К, а в 21 час температура уже опустилась до 200 К. К утру, перед восходом Солнца, она становится еще ниже: 150-180 К. Вокруг подсолнечной точки можно встретить температуры более высокие, нежели 0 °С, или 273 К, конечно, на непродолжительное время в середине дня. Зато у полярных шапок температура держится на уровне 150 К, но это может относиться к облачному слою над ней. Во время таяния северной полярной шапки с искусственного спутника «Викинг-2» на ней была определена температура -68 °С, что, конечно, недостаточно для замораживания углекислоты при низком давлении Наоборот, она подходит для воды в твердой фазе. Именно здесь были обнаружены водяные пары в количестве 100 мкм осаждаемой воды. Темные области на Марсе теплее светлых, а атмосфера холоднее подстилающей поверхности, что способствует сильной конвекции и перемешиванию газов в нижней атмосфере. В стратосфере Марса температура держится круглые сутки около 170-180 К.

Давление в атмосфере убывает с высотой примерно в 10 раз на протяжении 20-25 км в нижней атмосфере, в то время как температура падает с 210 К (в среднем) до 170 К. Далее температура падает медленнее к минимуму 110 К на высоте 50 км, после чего очень медленно повышается до 300-350 К к высоте 200 км, оставаясь такой же до высоты 1000 км. Здесь атмосфера состоит преимущественно из атомарного водорода в крайней степени разрежения . Ионосфера Марса обладает наибольшей плотностью электронов на высоте около 130 км.

Бурное перемешивание в атмосфере у поверхности сопровождается горизонтальными перемещениями, которые, судя по передвижению облаков, происходят со скоростями до 10-15 м/с. Местные же ветры, связанные с рельеюм, могут достигать скоростей 100-120 м/с. Таким образом, становятся понятными сильные и продолжительные бури на Марсе, способные перемещать мелкие частицы на тысячи километров, а более тяжелые - на 50-100 км.

Можно предполагать и глобальные перемещения в атмосфере: летом - от полярной шапки, где происходит усиленное испарение твердой углекислоты, зимой - обратно, когда идет массовое осаждение ее в полярной зоне.

Марс находится дальше от Солнца, чем Земля, поэтому, как и следовало ожидать, температура на Марсе холоднее. По большей части на планете очень холодно. Исключение составляют только летние дни на экваторе. Даже на экваторе, температура на планете Марс ночью падает ниже нуля. В летние дни, днем она может быть около 20 градусов по Цельсию, но ночью падает до -90 С.

Орбита

Марс имеет высоко эллиптическую орбиту, так что температура меняется совсем немного, когда планета вращается вокруг Солнца. Так как он имеет наклон оси похожий на Земной (25,19 на Марс, а на Земле 26,27), то планета имеет сезоны. Добавьте к этому тонкую атмосферу, и вы сможете понять, почему планета не в состоянии удерживать тепло. Марсианская атмосфера состоит из более чем 96% углекислого газа. Если планета была в состоянии удержать атмосферу, то углекислый газ вызвал бы парниковый эффект, который нагрел бы его.

Следы водной эрозии, снимок Mars Odyssey

Орбитальные аппараты передали изображения, которые указывают на эрозию, вызванную жидкой водой. Это указывает на то, что Марс когда-то был значительно теплее и влажнее. Эрозия не исчезла, потому что в настоящее время нет жидкой воды или тектоники плит, чтобы сильно изменить пейзаж. Есть ветер, но он не достаточно сильный, чтобы изменить поверхность.

Важность теплого климата

Наличие теплой погоды и жидкой воды является важным по нескольким причинам. Одна из них, это то, что жидкая вода имеет важное значение для эволюции жизни. Некоторые ученые до сих пор придерживаются мнения, что микробная жизнь существует глубоко под поверхностью, где теплее и вода может существовать в жидком виде.

Колонизация

Если люди когда-нибудь колонизируют планету, они должны иметь источники воды. Пилотируемая миссия займет около двух лет, и количество груза на борту корабля будет ограничено. Одно из решений, заключается в том, что водяной лед может быть расплавлен, а затем очищен, но найти жидкую воды будет еще более целесообразным.

Температура это незначительное препятствие для раннего освоения человеком планеты, в то время как наличие воды гораздо более существенно. Все, что нам нужно сделать, это найти способ добраться до Марса и обратно без необходимости тратить два года в тесных космических аппаратах.

Планета Марс имеет экваториальный диаметр 6787 км, т. е. 0,53 земного. Полярный диаметр несколько меньше экваториального (6753 км) из-за полярного сжатия, равного 1/191 (против 1/298 у Земли). Марс вращается вокруг своей оси почти так же, как и Земля: его период вращения равен 24 час. 37 мин. 23 сек., что лишь на 41 мин. 19 сек. больше периода вращения Земли. Ось вращения наклонена к плоскости орбиты на угол 65°, почти равный углу наклона земной оси (66°,5). Это значит, что смена дня и ночи, а также смена времен года на Марсе протекают почти так же, как на Земле. Там есть и климатические пояса, подобные земным: тропический (широта тропиков ±25°), два умеренных и два полярных (широта полярных кругов ±65°).

Однако вследствие удаленности Марса от Солнца и разреженности атмосферы климат планеты гораздо суровее земного. Год Марса (687 земных или 668 марсианских суток) почтя вдвое длиннее земного, а значит, дольше длятся и сезоны. Из-за большого эксцентриситета орбиты (0,09) длительность и характер сезонов Марса различны в северном и южном полушариях планеты.

Таким образом, в северном полушарии Марса лето долгое, но прохладное, а зима короткая и мягкая (Марс в это время близок к перигелию), тогда как в южном полушарии лето короткое, но теплое, а зима долгая и суровая. На диске Марса еще в середине XVII в. были замечены темные и светлые области. В 1784 г.

В. Гершель обратил внимание на сезонные изменения размеров белых пятен у полюсов (полярных шапок). В 1882 г. итальянский астроном Дж. Скиапарелли составил подробную карту Марса и дал систему названий деталей его поверхности,; выделив среди темных пятен "моря" (по-латыни mare), "озера" (lacus), "заливы" (sinus), "болота" (palus), "проливы" (freturn), "источники" (fens), "мысы" (promontorium) и "области" (regio). Все эти термины носили, разумеется, чисто условный характер.

Температурный режим на Марсе выглядит так. В дневные часы в районе экватора, если Марс находится вблизи перигелия, температура может подниматься до +25°С (около 300°К). Но уже к вечеру она падает до нуля и ниже, а за ночь планета выхолаживается еще больше, поскольку разреженная сухая атмосфера планеты не может удержать тепло, получаемое от Солнца днем.

Средняя температура на Марсе значительно ниже чем на Земле, - около -40° С. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты воздух прогревается до 20° С - вполне приемлемая температура для жителей Земли. Но зимней ночью мороз может достигать до -125° С. При зимней температуре даже углекислота замерзает, превращаясь в сухой лед. Такие резкие перепады температуры вызваны тем, что разреженная атмосфера Марса не способна долго удерживать тепло. Первые измерения температуры Марса с помощью термометра, помещённого в фокусе телескопа-рефлектора, проводились ещё в начале 20-х годов. Измерения В. Лампланда в 1922 г. дали среднюю температуру поверхности Марса -28°С, Э. Петтит и С. Никольсон получили в 1924 г. -13°С. Более низкое значение получили в 1960г. У. Синтон и Дж. Стронг: -43°С. Позднее, в 50-е и 60-е гг. были накоплены и обобщены многочисленные измерения температур в различных точках поверхности Марса, в разные сезоны и времена суток. Из этих измерений следовало, что днём на экваторе температура может доходить до +27°С, но уже к утру до -50°С.

Космический аппарат "Викинг" после посадки на Марс измерил температуру около поверхности. Несмотря на то, что в это время в южном полушарии стояло лето, температура атмосферы близ поверхности температура в утренние часы составляла - 160° С, но к середине дня поднялась до -30°С. Давление атмосферы у поверхности планеты составляет 6 миллибар (т. е. 0,006 атмосферы). Над материками (пустынями) Марса постоянно носятся облака мелкой пыли, которая всегда светлее тех пород, из которых она образуется. Пыль и повышает яркость материков в красных лучах.

Под действием ветров и смерчей пыль на Марсе может подниматься в атмосферу и держаться в ней довольно долго. Сильные пылевые бури наблюдались в южном полушарии Марса в 1956, 1971 и 1973 гг. Как показали спектральные наблюдения в инфракрасных лучах, в атмосфере Марса (как и в атмосфере Венеры) главным компонентом является углекислый газ (С03). Длительные поиски кислорода и водяного пара сперва вообще не давали уверенных результатов, а потом было установлено, что кислорода в атмосфере Марса не более 0,3%.

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

Четвертый

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

Меньший брат

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

Поиски жизни

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

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

Температура на Марсе

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

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

Определяющие факторы

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

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

Есть ли вода на Марсе?

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

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

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

Ветры и бури

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

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