Изображения показывают, что Марс - динамичная планета, с погодной системой, столь же сложной и интересной, как на Земле. В этой главе мы поговорим о пылевых бурях, играющих важную роль в климатическом балансе Марса.
Когда «Маринер-9» вышел на орбиту Марса в конце осени 1971
года, над планетой бушевал глобальный шторм, закрывая всю ее
поверхность от наблюдения. Эта пылевая буря началась двумя
месяцами ранее и была обнаружена наблюдениями с Земли. Через
телескоп буря выглядела как желтоватое облако, быстро
охватившее всю планету. Таким образом, пылевая буря была
первым, что обнаружили земные аппараты на Марсе.
На этом двойном изображении, производится сравнение пылевой бури на Марсе с бурей, которая произошла на Земле. Верхнее изображение показывает марсианскую пылевую бурю, наблюдавшуюся в северном полярном регионе 29 августа 2000 года. Нижнее - земную пылевую бурю, происшедшую 26 февраля 2000 года у побережья северо-западной части Африки. Оба изображения показываются в одном масштабе - 4 км на пиксель.
Весна в любом полушарии Марса - время пыльных бурь.
Несколько факторов ответственны за их возникновение:
Атмосферное давление увеличивается в результате таяния замороженного диоксида углерода;
Возникает разница температур между охваченной морозом поверхностью и оттаявшими областями. Эта разница весьма высока;
Возникает разница в альбедо белых «снежных» поверхностей, которые отражают большую часть падающего на них света и темных, оттаявших поверхностей, которые интенсивно поглощают его.
Ну, и не стоит сбрасывать со счетов гораздо более низкую, по сравнению с земной, гравитацию на Марсе.
Шторм над северной полярной шапкой 30 июня 1999 года, в конце северного лета. Четыре изображения показывают развитие шторма. Каждый снимок был сделан приблизительно на 2 часа позже предыдущего. Северная полярная ледяная шапка присутствует на этих изображениях в виде белой структуры в центре. Белые облака состоят главным образом из водного льда, оранжево-коричневые облака содержат пыль.
8 июля 2001 года. Южная весна на Марсе. Этот вид показывает
огромные массы пыли, поднятые пылевой бурей, ветры которой
двигались от южной полярной шапки (внизу снимка) к Лабиринту
Ночи (Labyrinthus Noctis). Вторая, меньшая, пылевая буря
может быть замечена около вершины снимка, к северо-западу от
Горы Аскрийской.
Осенью на марсианских северных равнинах пылевые бури
случаются часто. Этот вид показывает бурю на равнине к
северу от Сидонии и к западу от Земли Аравия. Шторм занимает
такую же площадь, как вся ширина Соединенных Штатов Америки
с запада на восток. На изображении север наверху, восток
справа.
Середина мая 2003 года, северная часть Ацидалийской Равнины (Acidalia Planitia) охвачена пылевой бурей (верхняя четверть изображения).
Изображение от 29 июня 2003 года. Около центра видна большая пылевая буря, охватившая Равнину Исиды (Isidis Planitia). Вверху справа (к северо-востоку) от шторма в Исиде виден другой шторм – на Равнине Элизий (Elysium Planitia).
Большой темный участок налево от центра изображения – Большой Сирт, яркий овальный участок внизу – гигантский ударный бассейн Эллада, диаметром более 2000 км. Белая область в самом низу - южная полярная шапка. Наверху изображения заметны облака, покрывающие северные равнины Марса.
Каждый год пылевые бури пожинают поверхность Марса. Иногда одна из таких бурь вырастает настолько, что укрывает целую планету. Очевидно, это ставит будущих астронавтов в неудобное положение. Марсианские бури, возможно, будут не столь свирепы, как та, что накрыла Марка Уотни и его коллег в «Марсианине», но они могут буйствовать несколько месяцев, закрывать солнце и укрывать солнечные панели слоем пыли.
В настоящее время не существует надежного способа узнать, когда нагрянет пылевая буря размером с планету. Однако ученые изучают картину сезонов пылевых бурь на Марсе. Красная планета, скорее всего, окажется в тисках глобальной пылевой бури в ближайшие несколько месяцев, в соответствии с прогнозом, сделанным в прошлом году. Если это так, и пылевая буря действительно начнется, возможно, нам будет проще прогнозировать будущие бури.
Пыль, везде и всюду
Глобальные пылевые бури, скорее всего, начнутся, когда Марс подойдет к Солнцу ближе всего, так как быстро движущаяся пыль в атмосфере поглощает солнечный свет и нагревается. «Чем быстрее она нагревается, тем быстрее циркулирует», говорит Джеймс Ширли, планетолог из Лаборатории реактивного движения NASA. Полномасштабная буря может разгонять пыль в атмосфере до 60 км/ч.
Прогнозирование этих бурь - сложная задача, поскольку мы знаем о них очень мало. «Можно было бы подумать, что они вообще не должны происходить, либо же бушевать постоянно, потому что солнечный свет падает на Марс в значительной степени так же, как и на Земле, каждый год», говорит Ширли. «Почему же в одни годы это случается, а в другие нет?».
Если буря размером с планету разыграется, когда космический аппарат будет приближаться к Марсу, она может помешать процессу приземления на поверхность. «Когда атмосфера нагревается, она как бы раздувается, подобно шару», говорит Ширли. Это значит, что космический аппарат начнет испытывать трение раньше, чем ожидается. «Это может совершенно испортить процесс повторного входа в атмосферу и посадки».
Ветер на Марсе во время пылевой бури менее сильный, чем ураган на Земле; атмосфера намного тоньше, а штормовые ветры не разгоняются больше 100-120 км/ч. Поскольку атмосфера Марса тоньше, «самая большая скорость, которую мы измерили, составила 16 км/ч на уровне земли», говорит Стив Хоффман, аэрокосмический инженер в Космическом центре Джонсона при NASA. «Астронавта такой ветер не перевернет, ракету-носитель тоже».
Однако глобальная буря может засорить машины и отрезать астронавтов от солнечного света, который нужен для солнечных батарей и марсоходов. Роверы «Спирит» и «Оппортьюнити» переждали свой последний глобальный пылевой шторм в 2007 году, включаясь лишь на пару минут в день, поддерживая электронику в тепле.
Разоряющая пыль
Насколько хорошо астронавты смогут подготовиться к пылевой буре, зависит от того, насколько хорошо они ее приближение и длительность. Возможно, потребуются альтернативные источники энергии. Марсоход « », например, использует систему радиоизотопного генератора, который вырабатывает электричество из плутония. Имея дополнительную энергию, можно было бы расщеплять воду на водород и кислород. «Мы могли бы производить топливо, накапливать энергию, пока светит солнце, а затем обращаться к ним, когда начинается пылевая буря», говорит Хоффман. К сожалению, плутоний радиоактивен, а водород чрезвычайно огнеопасен, поэтому оба варианта NASA рассматривает как очень плохие.
Пыль, содержащая токсичные соединения - перхлораты, - может попасть в костюмы. Экипажу придется сидеть в засаде, считает Ричард Дэвис из отдела планетарных наук NASA.
Пыль, которая попадает в атмосферу и вызывает глобальные бури, также очень мелкая. Она почти как дым, такая же всепроникающая, и от нее сложно избавить все, что открывают и закрывают. Любые люки, любые движущиеся части на скафандрах, везде будет пыль. Токсичные перхлораты могут привести к механическому износу.
Продолжительные сумерки тоже могут утомить, хотя глобальная пылевая буря на Марсе не вызовет такой же темноте, как полярная зима на Земле. Будет мрачно и довольно долго, но не полная темнота в течение суток.
В любом случае мы понятия не имеем, каково это - жить в условиях пылевой бури, пока астронавты не выяснят это наверняка.
Космический танец
В своем прошлогоднем исследовании Ширли занимался поиском связи между движением Марса вокруг гравитационного центра Солнечной системы и проявлением глобальных пылевых бурь. Что примечательно, гравитационный центр Солнечной системы не всегда представлен Солнцем (хотя Солнце никогда не отходит далеко от него). Сила тяжести планет, вращающихся вокруг Солнца, тоже оказывает на него влияние, благодаря чему Солнце удаляется и приближается к этому центру тяжести. По мере космического танца Солнца, вместе с ним танцует и Марс.
Ширли и его коллеги полагают, что вместе с изменением импульса Марса, меняется и импульс атмосферы, поэтому циркуляция воздуха постоянно ускоряется и замедляется. Эти изменения могут приводить к пылевым бурям. Исследователи сделали прогнозы относительно этих циклов в атмосфере, а затем взглянули на компьютерные модели и выяснили, что более интенсивная циркуляция может уводить пыль выше, а вместе с этим «убегает» и пылевая буря. Все девять глобальных пылевых бурь, наблюдавшихся на Марсе, происходили в годы, когда циркуляция была наиболее интенсивной.
«Периоды, когда Марс ускоряется и набирает обороты из-за тяги и раскачивания других планет и Солнца, кажется, идеально совпадают со временем проявления пылевых бурь», говорит Ширли. Среди всех сезонов с условиями, похожими на условия этого года, только один не породил глобальную пылевую бурю.
Исследование влияния гравитации Солнца и других планет на импульс и атмосферу Красной планеты может помочь ученым с прогнозами. Чем больше данных, тем они будут точнее. Что особенно интересно, изучение глобальных бурь на Марсе может помочь в исследовании и нашей собственной планеты. Красная планета имеет более простую атмосферу, чем Земля, из-за отсутствия океанов.
«Если мы узнаем что-нибудь о физике, которая приводит к изменениям атмосферы и ветров, возможно, мы сможем применить эти знания и к более сложному случаю Земли».
Космос всем интересен, все что потрогать не представляется возможным таит некую загадку
Куда ни кинь взгляд по Вселенной, всюду бесконечность!
Многие хотели бы узнать есть ли край у Вселенной? Как далеко простираются космические закоулки? С большой вероятностью можно сказать, что познанию нет границ, как и нет границ у космоса и Вселенной!
По программе НАСА по изучению Марска все что может быть проанализировано изучается в полной мере. Главное конечно это погода. Как и куда дуют ветры, если они есть. Какова температура и. т. д.Аппарат Curiosity, пристально наблюдает за погодой и присылает все новые и новые данные на Землю. Изучения погодных условий на Марсе в некоторой степени уже на данное время дает подтверждение гипотезы формирования погоды на . Погода как и на Марсе, так и на Земле формируется по одним законам. Хотя некоторые и процессы более явно выражены в виду разного строения атмосферы. К примеру температура на Марсе может колебаться за сутки в пределах 50 градусов. Все дело в том, что нет аккумулятора, то бишь паров воды и нет достаточно толстой атмосферы. Если брать во внимание Землю, то толстая атмосфера и наличие воды на дает возможность снижать перепады и климат получается более мягкий. Если же не вникать в параметры, а изучать суть зарождения погодных явлений на Марсе, то там все так же как и на Земле.
Все эти данные кстати, не новость! Про погоду на Красной ученые уже знают как минимум последние 30 лет, потому как в систематически летают зонды, а полеты автоматов к Марсу стали обыденностью нашего времени.
Марсоход Curiosity капнул глубже и по его наблюдениям не только температура скачет, но давление. К примеру для сравнения на Земле суточное колебание давления порядка 1-2% от нормы, а вот про Марс такого сказать не получается, там на 10% как минимум больше, видимо это и провоцирует песчаные бури на Красной . Как известно если давление падает то в эту область начинает дуть сильный ветер, так и на Марсе происходит. А судя по тому, что ветры на Марсе дуют регулярно, то падение и рост давления в разных местах дело вполне нормальное.
Первые аппараты отправленные к Марсу зафиксировали на сильные ураганы и с тех пор наука пристально их изучает. Одни ученые думали, что причиной ураганов является солнечное излучение, другие связывали появления ветра с сезонными ми температуры. Что же теперь? А теперь ясно точно, что суточные давления на Марсе и есть причина столь мощного ветра на .
Многим ученые благодарны удачной посадке марсохода. Посадка в экваториальной части планеты, в месте сильного взаимодействия атмосферы с поверхностью это удача, и атмосферного давления тут фиксируются довольно четко.
комментарии (0)
Обновить
Климат на Марсе, хотя и малоблагоприятен для жизни, всё же наиболее близок к земному. Предположительно в прошлом климат Марса мог быть более тёплым и влажным, а на поверхности присутствовала жидкая вода и даже шли дожди.
Марс является наиболее вероятной целью первой пилотируемой экспедиции на другую планету.
Энциклопедичный YouTube
1 / 3
✪ Климат Планеты Марс | Какая Температура Марса
✪ Владимир Довбуш:Рассуждая о причинах глобального изменения климата
✪ Таинственный Марс
Субтитры
Атмосферный состав
Атмосфера Марса более разрежена, чем воздушная оболочка Земли, и на 95,9 % состоит из углекислого газа , около 1,9 % приходится на долю азота и 2 % аргона . Содержание кислорода 0,14 %. Среднее давление атмосферы на поверхности в 160 раз меньше, чем у поверхности Земли.
Масса атмосферы в течение года сильно меняется из-за конденсации в зимнее время и испарения в летнее, больших объёмов углекислого газа на полюсах, в полярных шапках.
Облачность и осадки
Водяного пара в марсианской атмосфере совсем немного, но при низком давлении и температуре он находится в состоянии, близком к насыщению, и часто собирается в облака. Марсианские облака довольно невыразительны по сравнению с земными.
Исследования, проведённые космическим аппаратом «Маринер-4» в 1965 году, показали, что жидкой воды на Марсе в настоящее время нет, но данные марсоходов НАСА «Спирит » и «Оппортьюнити » свидетельствуют о наличии воды в прошлом. 31 июля 2008 года вода в состоянии льда была обнаружена на Марсе в месте посадки космического аппарата НАСА «Феникс». Аппарат обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.
Есть несколько фактов в поддержку утверждения о присутствии воды на поверхности планеты в прошлом. Во-первых, найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды. Во-вторых, очень старые кратеры практически стёрты с лица Марса. Современная атмосфера не могла вызвать такого разрушения. Изучение скорости образования и эрозии кратеров позволило установить, что сильнее всего ветер и вода разрушали их около 3,5 млрд лет назад. Приблизительно такой же возраст имеют и многие промоины.
НАСА 28 сентября 2015 года объявило что на Марсе в настоящее время существуют сезонные потоки жидкой соленой воды. Эти образования проявляют себя в теплое время года и исчезают - в холодное. К своим выводам планетологи пришли, проанализировав высококачественные снимки, полученные научным инструментом High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) орбитального марсианского аппарата Mars Reconnaissance Orbiter (MRO).
Температура
Средняя температура на Марсе значительно ниже, чем на Земле, - около −40°С. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты атмосфера прогревается до 20°С - вполне приемлемая температура для жителей Земли. Но зимней ночью мороз может достигать −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. В результате многочисленных измерений температур в различных точках поверхности Марса получается, что днём на экваторе температура может доходить до +27°С, но уже к утру падает до −50°С.
На Марсе существуют температурные оазисы, в районах «озера» Феникс (плато Солнца) и земли Ноя перепад температур составляет от −53°С до +22°С летом и от −103°С до −43°С зимой. Таким образом, Марс - весьма холодный мир, однако климат там ненамного суровее, чем в Антарктиде.
| Климат Марса , 4.5ºS, 137.4ºE (с 2012 - до сегодняшнего) | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Показатель | Янв. | Фев. | Март | Апр. | Май | Июнь | Июль | Авг. | Сен. | Окт. | Нояб. | Дек. | Год |
| Абсолютный максимум, °C | 6 | 6 | 1 | 0 | 7 | 23 | 30 | 19 | 7 | 7 | 8 | 8 | 30 |
| Средний максимум, °C | −7 | −18 | −23 | −20 | −4 | 0 | 2 | 1 | 1 | 4 | −1 | −3 | −5,7 |
| Средний минимум, °C | −82 | −86 | −88 | −87 | −85 | −78 | −76 | −69 | −68 | −73 | −73 | −77 | −78,5 |
| Абсолютный минимум, °C | −95 | −127 | −114 | −97 | −98 | −125 | −84 | −80 | −78 | −79 | −83 | −110 | −127 |
Известно, что на Марсе свирепствуют пылевые бури, эти бури бывают невероятно масштабными и могут овевать всю планету. Кроме того, поверхность Марса усеяна бесчисленными смерчами, мечущимися по его равнинам и вздымающими пыль, увлекаемую в уникальный для планеты «пылевой цикл».
Сделанные с орбиты, показывают, что основной причиной эрозии на Марсе являются ветра. Обширные дюнные равнины, замысловатые скальные образования и небеса, подёрнутые дымкой - таков этот суровый ветреный мир.
Писатели-фантасты быстро подхватили идею частых штормов, которые издалека выглядят устрашающими. Исполинские стены пыли, на фоне которых величайшие земные пылевые или песчаные бури выглядят нелепыми карликами, сверкающие копья молний, возникшие из-за атмосферного трения, чудовищные ураганы, сметающие всё на своём пути, расшвыривающие астронавтов и корёжащие оборудование.
Увы, реалии марсианских пылевых бурь несколько более скромны - факт, который НАСА хочет донести до аудитории, с нетерпением ожидающей нового фильма Ридли Скотта «Марсианин».
Действие фильма, снятого по бестселлеру Энди Уира, происходит в недалёком будущем во время пилотируемой экспедиции на Марс. Из-за свирепой пылевой бури миссия терпит неудачу, планетарная база повреждена, а один из астронавтов, Марк Уотни (в исполнении Мэтта Дэймона) теряется после повреждения скафандра и коллеги решают, что он погиб в жутких марсианских ветрах.
Но, как и множество других спекуляций фантастов на тему Марса, эта сцена вводит зрителя в заблуждение, так как у учёных несколько иные данные о его атмосферном давлении.
Хотя, разумеется, пылевые бури Марса по-своему опасны, крайне маловероятно, что они кого-нибудь расшвыряют или что-нибудь покорёжат. Сильнейший марсианский ветер дует со скоростью 60 миль в час (менее 30 метров в секунду), вполовину меньше какого-нибудь земного урагана. По сути, впрочем, повреждения наносит не столько сама скорость ветра, сколько атмосферное давление, с которым на Марсе как раз туговато. Оно составляет примерно один процент от земного, так что если вы решите заняться кайтингом на Красной Планете, вас ждёт неслабое разочарование.
«Основная разница между атмосферами Земли и Марса в том, что давление на последнем гораздо ниже», - говорит физик Уильям Фаррелл из Центра космических полётов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, занимающийся анализом марсианских пылевых бурь. «Поэтому, конечно, ветра дуют, но не так уж сильно».
Хотя самый неистовый ураган на Марсе по земным меркам будет скорее похож на бриз, марсианские пылевые бури всё же могут стать проблемой для будущих астронавтов, особенно если они будут зависимы от солнечной энергии.
В «Марсианине» Уотни каждый день чистит солнечные панели, чтобы они не зарастали пылью. Как показал опыт марсоходов на солнечных батареях, в частности ветерана НАСА Opportunity, который ездит по Марсу на солнечной тяге вот уже десять лет, это серьёзная проблема, серьёзно влияющая на объём получаемой энергии. Когда атмосфера насыщается мелкодисперсной пылью во время бурь, солнечный свет практически не достигает поверхности.
«Мы беспокоимся за энергообеспечение марсоходов, это важный вопрос», - говорит учёный Майкл Смит, также из центра Годдарда. «Аппатары Spirit и Opportunity были доставлены на планету в 2004-м году и пока что попали только в одну серьёзную пылевую бурю (в 2007-м), но тогда им пришлось фактически прекратить функционировать и перейти в режим жизнеобеспечения на несколько недель».
Но мелкодисперсная пыль причиняет неудобства не только в связи с солнечными панелями. Мало того, что её частицы намагничены, они ещё покрыты острыми зазубринами (так как на Марсе нет других эрозийных процессов, чтобы их обкатать), способными нанести механические повреждения.
«Если вы видели фотографии Curiosity после поездки, то помните, что его будто бы выкопали из ямы», - добавил Смит. «Пыль покрывает всё, как одеяло, и забивается во все движущиеся сочленения».
Пыльная атмосфера Марса, несомненно, доставит хлопот наземным аппаратам, а также здоровью астронавтов, если когда-нибудь мы отправим туда долгосрочную экспедицию (вдобавок к повышенному уровню радиации и токсичным веществам в марсианском реголите и почве). Кроме того, причины, вызывающие планетарные пылевые бури, пока изучены крайне плохо.
«Сравнительно большие пылевые бури случаются на Марсе каждый год, они приобретают континентальные размеры и длятся по нескольку недель каждая», - говорит Смит. «Но каждые три марсианских года (примерно пять с половиной земных) обычная буря разрастается до планетарных размеров, такие мы называем "глобальный пылевой шторм"».
«Может быть, буре требуется время, чтобы собраться с силами. Может, есть какой-то цикл, через который ей нужно пройти, а потом попасть в нужное место и запустить новую бурю, а может это просто дело случая».
Человечество наблюдало глобальные пылевые штормы на Марсе с 1909 года, последний случился в 2007-м, так что Марс как раз в ожидании нового гиганта.
«Мы ждём глобального шторма, и в этот раз он обещает быть действительно грандиозным, так что это будет весело», - говорит он. «Обожаю пылевые штормы».
С каждой следующей бурей на Марсе мы узнаём всё больше и больше о происходящих там процессах, чтобы лучше подготовиться к первой высадка на эту пыльную, незнакомую планету. Но что касается, свирепых штормов, можно быть уверенным, что никого, кроме марсианина Уотни, его ветрами не сдует.
Загрузка...
