Происходит ли смена времен года на Марсе: изменения

Существуют ли на Марсе времена года

На поверхности Марса нет жизни. Но то, что невозможно наблюдать весеннее цветение растений или зимнюю спячку животных, не означает, что местный климат не сезонный.

Как и на Земле, на Красной планете происходит смена сезонов, но происходит это немного иначе из-за того, что:

• марсианский год длиннее нашего;
• наклон оси вращения по отношению к плоскости эклиптики отличается от наклона Земли;
• есть разница в расстоянии от этих небесных тел до Солнца.

Северное полушарие Марса отличается самым продолжительным течением весны — здесь оно длится 7 местных месяцев.

Северное полушарие Марса.

Продолжительность остальных сезонов в месяцах короче:

• летом — чуть меньше 6;
• осень — чуть больше 5;
• зимы — около 4.

Это происходит из-за сильного удлинения марсианской орбиты, когда планета движется вокруг центрального светила системы.

Показатели среднесуточной температуры и высоты снежного покрова в полярных регионах сильно различаются в разные сезоны года. Это особенно заметно в южном полушарии планеты и на полюсах. В холодный период года в полярных областях Марса начинают образовываться ледяные шапки, которые в конце зимы достигают длины 4-6 км (от полюса до его крайнего конца). В теплое время года длина шапок 0,7-1,5 км. Снежный покров на Южном полюсе тает намного быстрее, чем на Северном.

Вода на Марсе

Ученые считают, что на Марсе есть вода, большая часть ее находится в слоях у поверхности, а вернее, в виде льда, небольшое количество, возможно, находится в атмосфере в виде пара. В полярных ледяных шапках может быть сосредоточено много льда. Например, по мнению экспертов, если лед с южной полярной шапки растает, он покроет поверхность Марса 11-метровым слоем воды.

В 2008 году марсианский орбитальный аппарат НАСА обнаружил на Марсе участок вечной мерзлоты, расположенный недалеко от полюсов. Семь лет спустя специалисты НАСА заявили, что могут образовываться темные полосы, которые появляются и исчезают на поверхности Марса со сменой времен года на месте периодических потоков соленой воды. Правда, вскоре после этого некоторые ученые поставили под сомнение открытие американских ученых и заявили, что эти полосы могут не иметь ничего общего с жидкой водой.

Темные полосы на Марсе, которые, по мнению ученых, могут образовываться на месте периодических потоков соленой воды

В 2016 году американцы сделали еще одно открытие. Исследователи утверждали, что нашли замерзшее подземное озеро под Утопической равниной, и если это озеро растает, объем воды внутри него будет равен объему воды в озере Верхнее в Соединенных Штатах, самом большом водоеме в Соединенных Штатах мира по площади.

В 2018 году международная группа ученых опубликовала отчет, в котором с помощью радара MARSIS было обнаружено первое известное постоянное водохранилище на Красной планете. Это было подледное озеро, обнаруженное подо льдом южной полярной шапки на глубине 1,5 км. Ширина этого озера может составлять 20 км, предполагается, что водоем заполнен жидкой водой. Исследования, проведенные радаром MARSIS, показывают, что жидкая вода в озере могла появиться из-за высокой концентрации в нем перхлоратов, которые способствуют таянию замерзшей воды.

На изображении ниже показан марсианский кратер Королев. В 2018 году орбитальный аппарат Mars Express обнаружил, что кратер может содержать 2200 км3 водяного льда, примерно столько же, сколько в Большом Медвежьем озере в Канаде.

Королевский кратер, содержащий 2200 кубических километров льда

Что касается наличия жидкой воды на поверхности планеты, то она не может существовать там в таком виде. Причина — низкие температуры и низкое атмосферное давление: оно составляет 1/170 от земного. Когда марсианский лед недр оказывается на поверхности, из-за низкого давления он сразу испаряется — переходит в газообразное состояние, минуя жидкое.

Поверхность Марса и немного геологии

На Марсе находится большое количество химических элементов с очень низкими температурами кипения: хлор, фосфор, магний, натрий, калий, сера. Некоторые из этих веществ могут быть полезны, например, при выращивании растений.

Гематитовая руда на Марсе, также известная как красная железная руда

Марсианский грунт содержит примеси соединений кремния, железа, магния, алюминия, кальция и калия, а также значительное количество примесей гидрата оксида железа, которые придают марсианской почве красноватый цвет. Поэтому Марс называют Красной планетой.

Данные космического корабля InSight показывают, что кора Марса состоит из двух слоев и намного толще земной коры. Толщина от 24 до 72 км, на Земле от 5 до 30 км (на континентах).

На Марсе наблюдается интересный геологический феномен: дихотомия полушарий: южное и северное полушария Красной планеты различаются по ряду физических и топографических характеристик. Например, средняя толщина коры северного полушария составляет 32 км, а южного полушария — 58 км. Поверхность северного полушария относительно плоская и гладкая, а поверхность южного полушария изрезана древними кратерами.

Стратифицированные осадочные породы, образующие гору Шарп. Фотография сделана марсоходом Curiosity

В 1980 году ученые предложили гипотезу, объясняющую гладкость и однородность Северного полушария. Согласно этой гипотезе, в далеком прошлом, когда Красная планета была тектонически активной, в Северном полушарии упал объект диаметром с нашу Луну. В результате потоки лавы вылились на поверхность и заполнили впадины, постепенно поверхность стала сглаживаться.

Многие специалисты считают, что сегодня Марс не является геологически активным телом, последнее излияние лавы здесь произошло 20 миллионов лет назад, но аппарат InSigh зафиксировал более 170 маршевых землетрясений, что говорит о том, что некоторые сейсмические процессы в недрах там все еще продолжаются.

Сезоны (времена года) на Марсе

Как и на нашей планете, ось Марса несколько наклонена по отношению к плоскости, что, в свою очередь, означает, что, как и на Земле, Марс имеет 4 сезона или сезона. Однако из-за того, что орбита Марса вокруг Солнца не похожа на однородный круг, а немного смещена в сторону от центра (Солнца), продолжительность марсианских сезонов также неравномерна.

Следовательно, в северном полушарии планеты самый длинный сезон — весна, которая длится на Марсе семь полных земных месяцев. Лето и осень длятся около шести месяцев, но марсианская зима — самое короткое время в году и длится всего четыре месяца.

Во время марсианского лета полярная ледяная шапка планеты, состоящая в основном из углекислого газа, значительно сжимается и может вообще исчезнуть. Однако даже короткой, но необычайно холодной марсианской зимы достаточно, чтобы восстановить ее. Если где-то на Марсе есть вода, вам, скорее всего, придется искать ее на полюсе, где она находится под слоем замороженного углекислого газа.

Суровый климат Марса отличается погодными условиями, тонкой атмосферой, неспособной удерживать тепло, и огромным расстоянием от Солнца. По сравнению с Землей, он находится в 1,52 раза дальше, соответственно, и в результате получает меньше солнечного тепла, там очень холодно.

Сезонные изменения сезонов Марса

Уран

Угол наклона оси вращения планеты составляет 97,86 ° — другими словами, Уран лежит на боку немного вверх ногами. Этим фактором объясняется довольно специфическая смена сезона. В периоды солнцестояния только один из полюсов планеты обращен к Солнцу. Обычная смена дня и ночи для нас характерна только для экватора, остальная часть Урана находится под покровом полярного дня или полярной ночи для 42 Земли. Годы.

Вояджер-2 фото Урана

Кардинальные изменения происходят на полюсе, обращенном к Солнцу: резко повышается температура, верхние слои атмосферы медленно начинают приобретать яркие цвета, меняя оттенок бледно-голубого, увеличивается скорость ветра и количество облаков.

Кратеры, горы, каньоны

У Марса достаточно «враждебных соседей», например, пояс астероидов — область скопления множества тел разной формы, расположенная между орбитами Красной планеты и Юпитера. Иногда объекты из этой области попадают на Марс и оставляют на его поверхности «вмятины» разного размера. Более того, орбита Красной планеты иногда пересекает своего рода «кометную линию огня»: ее большой сосед Юпитер захватывает некоторые кометы своей силой тяжести и направляет их к Марсу, некоторые достигают цели.

В прошлом неприятные встречи Марса с «незваными гостями из космоса» происходили довольно часто, в основном во время поздней тяжелой бомбардировки 4,1–3,8 миллиарда лет назад. Ученые-планетологи предполагают, что так называемый Северный полярный бассейн (Borealis Basin) — самый большой ударный бассейн в северной части Красной планеты — появился в результате одной из этих атак.

Бассейн образовался около 4 миллиардов лет назад в результате падения тела размером с Плутон или почти около того (диаметр карликовой планеты составляет 2736 км). Ученые считают, что именно из-за этого ударного события возникла дихотомия, поверхность Северного полушария заполнилась вышедшей лавой и сделало рельеф относительно гладким и плоским.

Бореальный бассейн занимает около 40% поверхности всей планеты, его размеры составляют 10 600 на 8 500 км.

На фото ниже гора Олимп (Olympus Mons) — огромный вулкан, который сейчас считается потухшим. Относительная высота этого образования 26 км.

Гора Олимп, Викинг-1

Как родился такой великан? Исследователи считают, что причиной этого является низкая гравитация и относительно статическая корка, которая позволяет формировать структуры такого размера.

А это система каньонов, которая называется Валлес Маринерис; Протяженность — 4500 км, глубина — 10 км, ширина — 600 км. Эта система превосходит самый большой каньон на Земле — Гранд-Каньон (расположенный в Гренландии) — по длине и глубине почти в 10 раз и является самым большим известным каньоном в Солнечной системе.

Mariner Valley

Считается, что Валли-дель-Маринайо образовалась в результате извержения гигантских вулканов или падения большого метеорита.

Марсианский календарь

Будет важно, чтобы будущие колонизаторы Красной планеты знали не только о том, что они руководствуются сменой дня и ночи, но и о том, что им предстоит марсианский год. Разработано несколько вариантов календарного расчета Марса.

Дариский

Этот календарь был изобретен американским инженером Т. Гангейлом в 1985 году и назван автором в честь своего сына Дария. Впоследствии календарь был улучшен другими исследователями планеты и, скорее всего, марсианские колонисты в будущем будут использовать эту версию временной шкалы.

Календарь Дарис разделен на десять лет, каждый из которых содержит 6 долгих лет по 669 дней и 4 коротких года по 668 дней. Пока не установлено, как они будут чередоваться между собой: будут ли все нечетные годы и около 1 четного долгими, или в каждом десятилетии сначала будут идти все долгие годы, а затем все короткие.

Календарь Дарис. Кредит: ru.wikipedia.org

Они пытались привести календарь Марса в соответствие с земными стандартами. Его основная единица измерения называется соль, местный день, который длится 24 часа 39 минут. Год состоит из 24 месяцев, названных в честь знаков зодиака и месяцев древнеиндийского календаря. Он разделен на 4 равных срока по 6 месяцев каждый. Первые 5 каждого квартала содержат 28 дней, а последний всегда короче 1 дня. Это правило не распространяется на долгие годы: у них последний 24-й месяц тоже состоит из 28 солей, а не из 27.

В календаре есть концепция одной недели. Он состоит из 7 дней и всегда начинается в один и тот же день, аналог земного воскресенья. Последний день — аналог нашей субботы — опускается, если в месяц 27 солей.

Календарь Дариса довольно точен с астрономической точки зрения: через 100 лет будет ошибка в 1 день.

Юпитер

Ось вращения планеты-гиганта наклонена всего на 3,13 ° по отношению к плоскости орбиты, даже степень отклонения самой орбиты от окружности минимальна (0,05). Другими словами, здесь нет ничего сезонного и постоянного круглый год.

Меркурий

Если брать во внимание только тот показатель, который имеет решающее влияние на формирование времен года на Земле, наклон оси вращения, то на Меркурии не должно быть привычных нам времен года. Однако Меркурий движется по очень вытянутой орбите, приближаясь к Солнцу в перигелии 46 миллионов км и удаляясь на 70 миллионов км в афелии, что сильно влияет на формирование климата Меркурия. Находясь на небольшом расстоянии от Солнца, освещенная сторона Меркурия нагревается в среднем до + 300 ° C (максимум: + 427 ° C), и начинается лето Меркурия. В самой дальней части орбиты начинается зима, даже днем ​​в это время температура не превышает 107 ° C, а ночью опускается до -193 ° C.

Восход Солнца на Меркурии происходит только раз в два года (раз в 176 дней), но это самый жаркий восход во всей системе.

При этом солнечный свет практически не попадает на полюса Меркурия из-за минимального наклона оси вращения относительно плоскости эклиптики (0,01 °). В этих темных и холодных областях были обнаружены полярные шапки, хотя их толщина всего 2 метра.

Даже на Венере, как и на Меркурии, нет смены сезона. Ось вращения Венеры составляет колоссальные 177 °, другими словами, эта планета имеет перевернутую ориентацию, а фактический угол наклона составляет всего 3 °. Эксцентриситет орбиты, то есть степень его отклонения от окружности, чрезвычайно мала (0,01) и поэтому не требует адаптации к атмосферным условиям. На поверхности планеты круглый год царит жаркое лето: средняя температура превышает + 400 ° C.

На Венере круглый год жарко, средняя температура около + 400 ° C.

Сезонные изменения на Марсе

Если на Марсе есть смена сезонов, как на Земле, то есть 4 сезона. Последовательность аналогична нашей: зима приходит весна, потом лето, потом осень. Сезонные изменения марсианского года непостоянны, потому что орбита имеет эллиптическую форму, а центр орбиты относительно Солнца смещен в сторону. Таким образом, весна — самое продолжительное время года на Марсе, иногда длящаяся до семи месяцев. Самое короткое время года — зима, всего около четырех месяцев. Лето и осень длятся около шести месяцев в году. Полный оборот вокруг Солнца занимает двадцать четыре месяца.

Начало сезона определяется термином «солнечная долгота». Он обозначает угол воображаемой линии, соединяющей планету с Солнцем в момент весеннего равноденствия.

Из-за специфического отклонения осевой линии сезоны на Марсе более яркие в Южном полушарии. Изменения наиболее заметны на полюсах. Они покрыты белыми образованиями, которые ученые назвали полярными шапками. Длина такого покрова в Арктике к концу холодного периода достигает 4000-6000 км. На размер влияет то, насколько сильно упадет температура. Ранней весной парша начинает медленно убывать. В теплое время года его длина превышает 700-1500 км. Там, где укрытие сократилось, остались лишь небольшие участки льда.

Покров на юге испаряется намного быстрее и держится меньше — а через несколько лет практически исчезает. Вокруг совмещенной области образуется темная рамка, а близлежащие детали заостряются.

Ни один слой льда не исчезает полностью. Та часть, которая лежит даже летом, называется «остаточной вытяжкой». Он представляет собой самый низкий уровень ледника, состоящий из воды и пыли. По словам исследователей, массив останков занимает пару сотен метров.

С наступлением тепла начинается только начальный слой толщиной не более 1 м, содержащий застывший углекислый газ — сухой лед. Он нагревается и поднимается вместе с парами в атмосфере, затем снова растет: так образуется новая «шляпа».

На сегодняшний день разработано несколько идей для марсианского календаря. Основным изобретением было изобретение Томаса Гангейла в 1985 году. Календарь Дариса, который он разработал и усовершенствовал, стал наиболее вероятным для системы расчета времен года на красной планете.

Дариский календарь

Он выделялся практичностью и удобством использования. Каждая декада содержит 6 лет по 669 дней и 4 года по 668 дней. Более длинные годы встречаются чаще, чем обычные, их называют високосными. Календарь Дарис предлагает два варианта: сделать високосные годы нечетными или в каждом десятилетии поместить их по несколько лет один за другим.

Марсианский календарь тесно связан с земными стандартами. Базовая единица измерения соли, которая длится 24 часа 39 минут. По системе Дарис старт приходится на воскресенье — Сол-Солис. За ним следуют другие золи, названные в честь объектов Солнечной системы.

Годовой период разделен на 4 квартала по 6 месяцев. Первым пяти из каждых шести 28 дней. Если год високосный, в последнем 24-м месяце также 28 солей, а не 27.

Новые 7 дней в месяце — это то же самое, что и его начало. Последний день опускается только в том случае, если в месяце 27 дней — это используется для сохранения порядка выходных.

По мнению астрономов, ошибка в календаре Дарис возможна в один сол за 100 лет. Это указывает на надежность этого расписания.

Другие календари

Марсианская теория — одна из разновидностей теории Дариски, представленная в 2002 году. Она предлагает новые версии распределения марсианских месяцев. По его словам, месяцы каждого квартала начинаются с одного дня недели. В четный год 1-й квартал начинается в воскресенье, 2-й — в субботу, 3-й — в пятницу и 4-й — в четверг. В месяцы первых 3-х кварталов по 42 сол, с 4-го по 41-й. В нечетный год: первый — со среды, второй — со вторника, третий — с понедельника, четвертый — с воскресенья. Количество золей аналогично системе четного года, с той лишь разницей, что последний месяц года составляет 42 соля.

1-й год

2-й год

Другая концепция марсианского календаря предполагает следующую систему нумерации. Год включает обычные 12 месяцев. У первых двух 49 соло, у третьего 56, у четвертого и пятого 63. Шестой месяц самый длинный — 66 дней. Кроме того, число уменьшается в седьмом и восьмом месяцах 63 сол, в девятом 56, в десятом и одиннадцатом из 49 и в последний месяц года на 42 сол.

Смена сезона на Марсе такая же, как и на Земле. Сезонные изменения наиболее заметны в полярных регионах. Зимой полярные ледяные шапки занимают значительную площадь. Граница северной полярной шапки может отойти от полюса на треть расстояния от экватора, а граница южной ледяной шапки покрывает половину этого расстояния. Это различие связано с тем, что в северном полушарии зима начинается, когда Марс проходит перигелий своей орбиты, а в южном полушарии — когда он пересекает афелий (т.е в период максимального удаления от Солнца). По этой причине зимы в южном полушарии холоднее, чем в северном.

С наступлением весны полярная ледяная шапка начинает сокращаться, оставляя после себя островки льда, которые постепенно исчезают. Судя по всему, ни одна из шапок полностью не исчезнет. До начала исследования Марса с помощью межпланетных зондов предполагалось, что его полярные районы покрыты ледяной водой. Более тщательные исследования также обнаружили замороженный углекислый газ в составе марсианского льда. Летом испаряется и попадает в атмосферу. Ветры переносят его на противоположную полярную шапку, где он снова замерзает. Этот цикл углекислого газа и различные размеры полярных ледяных шапок объясняют непостоянство давления в атмосфере Марса. В целом на поверхности оно составляет около 0,006 от давления земной атмосферы, но может повышаться до 0,01.

«… Кроме того, они обнаружили две маленькие звезды или два спутника, вращающиеся вокруг Марса. Ближайший из них удален от центра этой планеты на расстояние, равное трем ее диаметрам, второй находится от нее на расстоянии пяти таких же диаметров. «Это строки из романа Джонатана Свифта о приключениях Гулливера, они были написаны в 1726 году, когда никто не видел спутники Марса даже в телескопы, не говоря уже о том, чтобы достаточно точно предсказать параметры этих небесных тел., Период обращения одного спутников Марс Свифт угадали с точностью до одной четверти, а другой — до 40 процентов.

Между прочим, Свифт был не единственным великим писателем восемнадцатого века, который «открыл» спутники Марса. Франсуа Мари Вольтер, правитель мысли блестящей эпохи Просвещения, написав в 1752 году фантастическую сказку «Микромегас», также процитировал «две луны Марса». Но мимоходом, без подробностей, перечисленных Свифт, единственным «доказательством» является следующее соображение: одной луны было бы недостаточно, чтобы осветить планету, так далеко от Солнца в ночное время!

Однако до настоящего открытия, а не «научной фантастики» спутников Марса, человечеству пришлось ждать еще сто пятьдесят лет, до 1877 года, когда он стал поистине «марсианским». Джованни Скиапарелли в этот момент буквально настроил весь астрономический мир, объявив о существовании «каналов» и «морей» на Красной планете. Эта «марсианская лихорадка» имела объективную основу: 1877 год был годом великого противостояния, в котором Марс и Земля вплотную подошли друг к другу. Такие благоприятные условия не могли не заметить опытный астроном Эсаф Холл (1829-1907), который уже приобрел значительный авторитет как один из лучших наблюдателей и вычислителей в Гарвардской обсерватории и профессор математики в Морской обсерватории (Вашингтон), ответственный за открытия двух марсианских спутников.

Узнав об открытии из газет, английский студент предложил Холлу названия новых небесных тел: бог войны в древних мифах всегда сопровождает свое детище — Страх и Ужас, поэтому пусть внутренности спутников назовут Фобосом и внешний Деймос, потому что так звучат эти слова на древнегреческом языке. Имена оказались удачными и навсегда остались неизменными.

Пришла весна. С полей растаял тусклый серый снег, и солнце стало теплее и ласковее. Природа просыпается: начинает прорастать первая зелень, на деревьях набухают и цветут побеги, возвращаются перелетные птицы, а из нор и гнезд выбираются живые существа. Скоро наступит лето, осень, зима и вернется весна. Времена года на нашей планете меняются из года в год.

Но что обеспечивает эти циклические изменения в природе? Основная причина смены сезона — наклон оси нашей планеты по отношению к плоскости эклиптики, то есть плоскости вращения Земли вокруг Солнца. Ось Земли наклонена по отношению к плоскости эклиптики 23,44 °. Если бы этот угол был равен нулю, времена года на планете никогда не менялись бы, продолжительность дня и ночи была бы одинаковой, а солнце поднималось бы над горизонтом на одной и той же высоте в течение всего года.

Сатурн

Наклон оси вращения Сатурна составляет 29 °, поэтому смена сезонов на этой планете характеризуется более выраженными изменениями количества солнечного света, а следовательно, и температуры, чем на Земле. Каждый сезон — лето или осень — длится на планете-гиганте около 7 лет. В зависимости от сезона Сатурн может менять свой цвет. Восемь лет назад, когда космический зонд «Кассини» впервые приблизился к планете, в Северном полушарии была зима, и эта часть Сатурна имела голубой оттенок. Сегодня юг синеет: наступила зима. По мнению астрономов, это явление возникает из-за интенсивности ультрафиолетового излучения — зимой она уменьшается, с приходом лета — увеличивается.

Зима в южном полушарии Сатурна. Голубая дымка, покрывающая южный полюс планеты, является прямым следствием понижения температуры, например, прихода зимы. 10 лет назад, в 2004 году, точно такой же синий туман окутал северный полюс газового гиганта.