YouTube enciclopedic

1 / 5

✪ Proiect DISCOVER-AQ - Cercetare atmosferică (NASA în rusă)

✪ NASA în rusă: 18.01.13 - Rezumat video NASA pentru săptămâna

✪ MASĂ NEGATIVE [Știri despre știință și tehnologie]

✪ Marte, 1968, eseu de film științifico-fantastic, regizor Pavel Klushantsev

✪ 5 semne de viață pe Marte - Numărătoarea inversă #37

Subtitrări

Studiul

Atmosfera lui Marte a fost descoperită chiar înainte de zborurile stațiilor interplanetare automate către planetă. Datorită analizei spectrale și opozițiilor lui Marte cu Pământul, care au loc o dată la 3 ani, astronomii deja în secolul al XIX-lea știau că are o compoziție foarte omogenă, din care peste 95% este dioxid de carbon. Comparativ cu 0,04% dioxid de carbonîn atmosfera Pământului, se dovedește că masa dioxidului de carbon atmosferic marțian depășește masa Pământului de aproape 12 ori, astfel încât în ​​timpul terraformării lui Marte, contribuția dioxidului de carbon la efectul de seră poate crea un climat confortabil pentru oameni. ceva mai devreme decât se atinge o presiune de 1 atmosferă, chiar și ținând cont de distanța mai mare a lui Marte față de Soare.

La începutul anilor 1920, primele măsurători ale temperaturii lui Marte au fost făcute folosind un termometru plasat în focarul unui telescop reflectorizant. Măsurătorile efectuate de V. Lampland în 1922 au dat o temperatură medie a suprafeței lui Marte de 245 (−28 °C), E. Pettit și S. Nicholson în 1924 au obținut 260 K (−13 °C). O valoare mai mică a fost obținută în 1960 de W. Sinton și J. Strong: 230 K (−43 ° C). Primele estimări ale presiunii - mediate - au fost obținute abia în anii 60 folosind spectroscoape IR la sol: o presiune de 25 ± 15 hPa obținută din lărgirea liniilor de dioxid de carbon Lorentz a însemnat că aceasta era componenta principală a atmosferei.

Viteza vântului poate fi determinată din deplasarea Doppler a liniilor spectrale. Deci, pentru aceasta, deplasarea liniei a fost măsurată în intervalul milimetric și submilimetru, iar măsurătorile la interferometru fac posibilă obținerea distribuției vitezelor în întregul strat de grosime mare.

Cele mai detaliate și precise date despre temperatura aerului și suprafeței, presiunea, umiditatea relativă și viteza vântului sunt măsurate continuu de suita de instrumente Rover Environmental Monitoring Station (REMS) de la bordul roverului Curiosity, care funcționează în craterul Gale din 2012. Iar nava spațială MAVEN, care orbitează Marte din 2014, este proiectată special pentru a studia în detaliu atmosfera superioară, interacțiunea lor cu particulele vântului solar și, în special, dinamica împrăștierii.

O serie de procese care sunt dificile sau nu sunt încă posibile pentru observarea directă sunt supuse doar modelării teoretice, dar este, de asemenea, metoda importanta cercetare.

Structura atmosferică

În general, atmosfera lui Marte este împărțită în inferioară și superioară; acesta din urmă este considerat a fi regiunea de peste 80 km deasupra suprafeței, unde procesele de ionizare și disociere joacă un rol activ. O secțiune este dedicată studiului său, care se numește în mod obișnuit aeronomie. De obicei, când oamenii vorbesc despre atmosfera lui Marte, se referă la atmosfera inferioară.

De asemenea, unii cercetători disting două învelișuri mari - homosfera și heterosfera. În homosferă compoziție chimică nu depinde de altitudine, deoarece procesele de transfer de căldură și umiditate în atmosferă și schimbul lor vertical sunt în întregime determinate de amestecarea turbulentă. Deoarece difuzia moleculară în atmosferă este invers proporțională cu densitatea sa, atunci de la un anumit nivel acest proces devine predominant și este principala caracteristică a învelișului superior - heterosfera, unde are loc separarea moleculară difuză. Interfața dintre aceste cochilii, care este situată la altitudini de la 120 la 140 km, se numește turbopauză.

atmosfera inferioară

De la suprafață până la o înălțime de 20-30 km se întinde troposfera unde temperatura scade odata cu inaltimea. Limita superioară a troposferei fluctuează în funcție de perioada anului (gradientul de temperatură în tropopauză variază de la 1 la 3 grade/km cu o valoare medie de 2,5 grade/km).

Deasupra tropopauzei este o regiune izotermă a atmosferei - stratomesosferaîntinzându-se până la o înălțime de 100 km. Temperatura medie a stratomesosferei este excepțional de scăzută și se ridică la -133°C. Spre deosebire de Pământ, unde stratosfera conține preponderent tot ozonul atmosferic, pe Marte concentrația sa este neglijabilă (este distribuită de la altitudini de 50 - 60 km până la suprafață, unde este maximă).

atmosfera superioară

Deasupra stratomesosferei se extinde stratul superior al atmosferei - termosferă. Se caracterizează printr-o creștere a temperaturii cu înălțimea până la o valoare maximă (200-350 K), după care rămâne constantă până la limita superioară (200 km). În acest strat a fost înregistrată prezența oxigenului atomic; densitatea sa la o înălțime de 200 km atinge 5-6⋅10 7 cm −3 . Prezența unui strat dominat de oxigen atomic (precum și faptul că principala componentă neutră este dioxidul de carbon) combină atmosfera lui Marte cu atmosfera lui Venus.

ionosferă- o regiune cu un grad ridicat de ionizare - este situata in intervalul de altitudini de la circa 80-100 la circa 500-600 km. Conținutul de ioni este minim noaptea și maxim ziua, când stratul principal se formează la o altitudine de 120-140 km datorită fotoionizării dioxidului de carbon ultraviolete extreme radiația solară CO 2 + hν → CO 2 + + e -, precum și reacțiile dintre ioni și substanțele neutre CO 2 + + O → O 2 + + CO și O + + CO 2 → O 2 + + CO. Concentrația de ioni, dintre care 90% O 2 + și 10% CO 2 +, ajunge la 10 5 pe centimetru cub (în alte zone ale ionosferei este cu 1-2 ordine de mărime mai mică). Este de remarcat faptul că ionii O 2 + predomină în absența aproape completă a oxigenului molecular propriu-zis în atmosfera marțiană. Stratul secundar se formează în regiunea de 110-115 km din cauza razelor X moi și a electronilor rapizi eliminati. La o altitudine de 80-100 km, unii cercetători disting un al treilea strat, uneori manifestat sub influența particulelor. praf spațial, aducând ioni metalici Fe + , Mg + , Na + în atmosferă. Totuși, ulterior nu s-a confirmat doar apariția acestora din urmă (mai mult, pe aproape întregul volum al atmosferei superioare) datorită ablației substanței meteoriților și a altor corpuri cosmice care intră în atmosfera lui Marte, ci și prezenței lor constante. în general. În același timp, din cauza absenței lui Marte camp magnetic distribuția și comportamentul lor diferă semnificativ de ceea ce se observă în atmosfera pământului. Peste maximul principal pot apărea și alte straturi suplimentare datorită interacțiunii cu vântul solar. Astfel, stratul de ioni O+ este cel mai pronunțat la o altitudine de 225 km. Pe lângă cele trei tipuri principale de ioni (O 2 +, CO 2 și O +), relativ recent H 2 + , H 3 + , He + , C + , CH + , N + , NH + , OH + , H 2 O + , H 3 O + , N 2 + /CO + , HCO + /HOC + /N 2 H + , NO + , HNO + , HO 2 + , Ar + , ArH + , Ne + , CO 2 ++ şi HCO2+. Peste 400 km, unii autori disting o „ionopauză”, dar încă nu există un consens în acest sens.

În ceea ce privește temperatura plasmei, temperatura ionilor în apropierea maximului principal este de 150 K, crescând la 210 K la o altitudine de 175 km. Mai sus, echilibrul termodinamic al ionilor cu un gaz neutru este semnificativ perturbat, iar temperatura acestora crește brusc la 1000 K la o altitudine de 250 km. Temperatura electronilor poate fi de câteva mii de kelvin, aparent datorită câmpului magnetic din ionosferă, și crește cu creșterea unghiului zenitului solar și nu este aceeași în emisfera nordică și sudică, ceea ce se poate datora asimetriei reziduale. câmpul magnetic al crustei marțiane. În general, se pot distinge chiar trei populații de electroni de înaltă energie cu profiluri diferite de temperatură. Câmpul magnetic afectează, de asemenea, distribuția orizontală a ionilor: fluxurile de particule de înaltă energie se formează deasupra anomaliilor magnetice, învolburându-se de-a lungul liniilor de câmp, ceea ce crește intensitatea ionizării și se observă o densitate crescută a ionilor și structuri locale.

La o altitudine de 200-230 km, există limita superioară a termosferei - exobaza, deasupra căreia exosfera Marte. Este format din substanțe ușoare - hidrogen, carbon, oxigen - care apar ca urmare a reacțiilor fotochimice din ionosfera subiacentă, de exemplu, recombinarea disociativă a O 2 + cu electroni. Furnizarea continuă de hidrogen atomic în atmosfera superioară a lui Marte are loc datorită fotodisocierii vaporilor de apă în apropierea suprafeței marțiane. Datorită scăderii foarte lente a concentrației de hidrogen cu înălțimea, acest element este componenta principală a straturilor cele mai exterioare ale atmosferei planetei și formează o coroană de hidrogen care se întinde pe o distanță de aproximativ 20.000 km, deși nu există o limită strictă, iar particulele din această regiune pur și simplu se risipesc treptat în spațiul exterior înconjurător.

În atmosfera lui Marte, este de asemenea eliberat uneori chimioferă- un strat în care au loc reacții fotochimice, iar din moment ce, din lipsa unui ecran de ozon, precum cel al Pământului, radiațiile ultraviolete ajung chiar la suprafața planetei, acestea sunt posibile chiar și acolo. Chimiosfera marțiană se extinde de la suprafață până la o altitudine de aproximativ 120 km.

Compoziția chimică a atmosferei inferioare

În ciuda rarefierii puternice a atmosferei marțiane, concentrația de dioxid de carbon în ea este de aproximativ 23 de ori mai mare decât în ​​pământ.

• În prezent, azotul (2,7%) se disipează activ în spațiu. Sub forma unei molecule diatomice, azotul este reținut stabil de atracția planetei, dar este împărțit de radiația solară în atomi unici, părăsind cu ușurință atmosfera.
• Argonul (1,6%) este reprezentat de izotopul greu argon-40 relativ rezistent la disipare. Lumina 36 Ar și 38 Ar sunt prezente doar în părți pe milion
• Alte gaze nobile: neon, krypton, xenon (ppm)
• Monoxid de carbon (CO) - este un produs al fotodisocierii CO 2 și are o concentrație de 7,5⋅10 -4 a acestuia din urmă - aceasta este o valoare inexplicabil de mică, deoarece reacția inversă CO + O + M → CO 2 + M este interzisă, și mult mai mult ar fi trebuit să acumuleze CO. Au fost propuse diferite teorii cu privire la modul în care monoxidul de carbon poate fi încă oxidat la dioxid de carbon, dar toate au unul sau altul dezavantaj.
• Oxigenul molecular (O 2) - apare ca urmare a fotodisocierii atât a CO 2 cât și a H 2 O în atmosfera superioară a lui Marte. În acest caz, oxigenul difuzează în straturile inferioare ale atmosferei, unde concentrația sa atinge 1,3⋅10 -3 din concentrația de CO 2 aproape de suprafață. La fel ca Ar, CO și N 2 , este o substanță necondensabilă pe Marte, astfel încât concentrația sa suferă și variații sezoniere. În atmosfera superioară, la o înălțime de 90-130 km, conținutul de O 2 (cota față de CO 2) este de 3-4 ori mai mare decât valoarea corespunzătoare pentru atmosfera inferioară și are o medie de 4⋅10 -3 , variind în intervalul de la 3,1⋅10 -3 la 5,8⋅10 -3 . În antichitate, atmosfera lui Marte conținea, totuși, o cantitate mai mare de oxigen, comparabilă cu ponderea pe care o avea pe Pământul tânăr. Oxigenul, chiar și sub formă de atomi individuali, nu se mai disipează la fel de activ ca azotul, datorită greutății sale atomice mai mari, care îi permite să se acumuleze.
• Ozonul - cantitatea sa variaza foarte mult in functie de temperatura suprafetei: este minima in momentul echinoctiului la toate latitudinile si maxima la pol, unde iarna este, de altfel, invers proportionala cu concentratia vaporilor de apa. Există unul pronunțat strat de ozon la o altitudine de circa 30 km si alta intre 30 si 60 km.
• Apă. Conținutul de H 2 O în atmosfera lui Marte este de aproximativ 100-200 de ori mai mic decât în ​​atmosfera celor mai uscate regiuni ale Pământului și este în medie de 10-20 microni dintr-o coloană de apă precipitată. Concentrația vaporilor de apă suferă variații semnificative sezoniere și diurne. Gradul de saturație a aerului cu vapori de apă este invers proporțional cu conținutul de particule de praf, care sunt centre de condensare, iar în unele zone (iarna, la o altitudine de 20-50 km), s-au înregistrat aburi, a căror presiune depășește presiunea vaporilor saturați de 10 ori - mult mai mult decât în ​​atmosfera terestră.
• Metan. Din 2003, au existat rapoarte de înregistrare a emisiilor de metan de natură necunoscută, dar niciuna dintre ele nu poate fi considerată fiabilă din cauza anumitor deficiențe ale metodelor de înregistrare. În acest caz, vorbim despre valori extrem de mici - 0,7 ppbv (limita superioară - 1,3 ppbv) ca valoare de fundal și 7 ppbv pentru rafale episodice, care este în pragul rezoluției. Deoarece, împreună cu aceasta, au fost publicate și informații despre absența CH 4 confirmată de alte studii, aceasta poate indica o sursă intermitentă de metan, precum și existența unui mecanism de distrugere rapidă a acestuia, în timp ce durata distrugerii fotochimice. din această substanță este estimată la 300 de ani. Discuția pe această temă este în prezent deschisă și prezintă un interes deosebit în contextul astrobiologiei, având în vedere faptul că pe Pământ această substanță are o origine biogene.
• urme ale unora compusi organici. Cele mai importante sunt limitele superioare ale H 2 CO, HCl și SO 2, care indică absența, respectiv, a reacțiilor care implică clor, precum și activitatea vulcanică, în special, originea nevulcanică a metanului, dacă existența acestuia este confirmat.

Compoziția și presiunea atmosferei lui Marte fac imposibilă respirația oamenilor și a altor organisme terestre. Pentru a lucra la suprafața planetei, este necesar un costum spațial, deși nu la fel de voluminos și protejat ca pentru Lună și spatiu deschis. Atmosfera lui Marte în sine nu este otrăvitoare și constă din gaze inerte chimic. Atmosfera încetinește oarecum corpurile de meteoriți, așa că sunt mai puține cratere pe Marte decât pe Lună și sunt mai puțin adânci. Și micrometeoriții se ard complet, neatingând la suprafață.

Apă, nori și precipitații

densitate scazuta nu împiedică atmosfera să formeze fenomene de amploare care afectează clima.

Vaporii de apă din atmosfera marțiană nu sunt mai mult de o miime de procent, cu toate acestea, conform rezultatelor unor studii recente (2013), acest lucru este încă mai mult decât se credea anterior și mai mult decât în ​​straturile superioare ale atmosferei Pământului și la presiune și temperatură scăzută, se află într-o stare apropiată de saturație, așa că se adună adesea în nori. De regulă, norii de apă se formează la altitudini de 10-30 km deasupra suprafeței. Ele sunt concentrate în principal pe ecuator și sunt observate aproape pe tot parcursul anului. Se văd nori pe niveluri înalte atmosferă (peste 20 km) se formează ca urmare a condensării CO 2 . Același proces este responsabil pentru formarea de nori joase (la o altitudine mai mică de 10 km) în regiunile polare iarna, când temperatura atmosferică scade sub punctul de îngheț al CO 2 (-126 ° C); vara se formează formațiuni subțiri similare din gheață H 2 O

• Unul dintre fenomenele atmosferice interesante și rare de pe Marte a fost descoperit ("Viking-1") când a fotografiat regiunea polară nordică în 1978. Acestea sunt structuri ciclonice care sunt clar identificate în fotografii prin sisteme de nori asemănătoare vortexului cu circulație în sens invers acelor de ceasornic. Au fost găsite în zona latitudinală 65-80°N. SH. în perioada „caldă” a anului, de la primăvară până la începutul toamnei, când aici se stabilește frontul polar. Apariția sa se datorează contrastului puternic al temperaturilor de suprafață în această perioadă a anului dintre marginea calotei glaciare și câmpiile din jur. Mișcările valurilor ale maselor de aer asociate cu un astfel de front duc la apariția turbiilor ciclonice atât de familiare nouă pe Pământ. Sistemele de nori vortex găsite pe Marte variază ca mărime de la 200 la 500 km, viteza lor este de aproximativ 5 km/h, iar viteza vântului la periferia acestor sisteme este de aproximativ 20 m/s. Durata existenței unui turbionar ciclonic individual variază de la 3 la 6 zile. Valorile temperaturii din partea centrală a ciclonilor marțieni indică faptul că norii sunt formați din cristale de gheață de apă.

  Zăpada a fost într-adevăr observată de mai multe ori. Așadar, în iarna lui 1979, un strat subțire de zăpadă a căzut în zona de aterizare Viking-2, care a rămas timp de câteva luni.

  Furtuni de praf și draci de praf

  O trăsătură caracteristică a atmosferei lui Marte este prezența constantă a prafului; conform măsurătorilor spectrale, dimensiunea particulelor de praf este estimată la 1,5 µm. Gravitatea scăzută permite chiar și fluxurilor de aer rarefiate să ridice nori uriași de praf la o înălțime de până la 50 km. Și vânturile, care sunt una dintre manifestările diferenței de temperatură, bat adesea pe suprafața planetei (în special la sfârșitul primăverii - începutul verii în emisfera sudică, când diferența de temperatură dintre emisfere este deosebit de accentuată), și viteza ajunge la 100 m/s. Astfel, se formează furtuni extinse de praf, care au fost observate de multă vreme sub forma unor nori galbeni individuali și, uneori, sub forma unui văl galben continuu care acoperă întreaga planetă. Cel mai adesea, furtunile de praf apar în apropierea calotelor polare, durata lor putând ajunge la 50-100 de zile. Ceața galbenă slabă în atmosferă, de regulă, se observă după furtunile mari de praf și este ușor de detectat prin metode fotometrice și polarimetrice.

  Furtunile de praf, care au fost bine observate pe imaginile luate de la orbitere, s-au dovedit a fi abia vizibile când au fost fotografiate de pe aterizare. Trecerea furtunilor de praf în locurile de aterizare ale acestora stații spațiale a fost înregistrată doar de o schimbare bruscă a temperaturii, presiunii și o foarte ușoară întunecare a fundalului general al cerului. Stratul de praf care s-a așezat după furtună în vecinătatea locurilor de aterizare a vikingilor s-a ridicat la doar câțiva micrometri. Toate acestea indică o capacitate portantă destul de scăzută a atmosferei marțiane.

  Din septembrie 1971 până în ianuarie 1972, pe Marte a avut loc o furtună globală de praf, care chiar a împiedicat fotografiarea suprafeței de pe sonda Mariner 9. Masa de praf din coloana atmosferică (cu o grosime optică de 0,1 până la 10) estimată în această perioadă a variat de la 7,8⋅10 -5 la 1,66⋅10 -3 g/cm 2 . Astfel, greutatea totală a particulelor de praf din atmosfera marțiană în perioada furtunilor globale de praf poate ajunge până la 10 8 - 10 9 tone, ceea ce este proporțional cu cantitatea totală de praf din atmosfera Pământului.

  • Aurora a fost înregistrată pentru prima dată de spectrometrul UV SPICAM la bordul navei spațiale Mars Express. Apoi a fost observat în mod repetat de aparatul MAVEN, de exemplu, în martie 2015, iar în septembrie 2017, un eveniment mult mai puternic a fost înregistrat de Detectorul de evaluare a radiațiilor (RAD) de pe roverul Curiosity. O analiză a datelor de la sonda spațială MAVEN a relevat și aurore de un tip fundamental diferit - difuze, care apar la latitudini joase, în zone care nu sunt legate de anomalii ale câmpului magnetic și sunt cauzate de pătrunderea particulelor cu energie foarte mare, aproximativ. 200 keV, în atmosferă.

    În plus, radiația ultravioletă extremă a Soarelui provoacă așa-numita  strălucire proprie a atmosferei (ing. airglow).

    Înregistrarea tranzițiilor optice în timpul aurorelor și strălucirii intrinseci oferă informații importante despre compoziția atmosferei superioare, temperatura și dinamica acesteia. Astfel, studiul benzilor γ și δ ale emisiei de oxid nitric în timpul nopții ajută la caracterizarea circulației dintre regiunile iluminate și cele neiluminate. Și înregistrarea radiațiilor la o frecvență de 130,4 nm cu propria strălucire a ajutat la dezvăluirea prezenței oxigenului atomic la temperatură înaltă, care a fost un pas important în înțelegerea comportamentului exosferelor și coroanelor atmosferice în general.

    Culoare

    Particulele de praf care umplu atmosfera marțiană sunt în mare parte oxid de fier și îi conferă o nuanță roșiatică-portocalie.

    Conform măsurătorilor, atmosfera are o grosime optică de 0,9, ceea ce înseamnă că doar 40% din radiația solară incidentă ajunge la suprafața lui Marte prin atmosfera sa, iar restul de 60% este absorbit de praful care atârnă în aer. Fără el, cerul marțian ar avea aproximativ aceeași culoare ca și cerul pământului la o altitudine de 35 de kilometri. De remarcat că în acest caz ochiul uman s-ar adapta la aceste culori, iar balansul de alb ar fi ajustat automat astfel încât cerul să fie văzut la fel ca în condiții de iluminare terestră.

    Culoarea cerului este foarte eterogenă, iar în absența norilor sau a furtunilor de praf dintr-o relativ lumină la orizont, se întunecă brusc și în gradient spre zenit. Într-un sezon relativ calm și fără vânt, când este mai puțin praf, cerul poate fi complet negru la zenit.

    Cu toate acestea, datorită imaginilor roverelor, a devenit cunoscut faptul că la apus și răsărit în jurul Soarelui, cerul devine albastru. Motivul pentru aceasta este împrăștierea Rayleigh - lumina este împrăștiată pe particulele de gaz și colorează cerul, dar dacă într-o zi marțiană efectul este slab și invizibil cu ochiul liber din cauza atmosferei rarefiate și a prafului, atunci la apus, soarele strălucește printr-un strat mult mai gros de aer, datorită căruia albastru și violet încep să împrăștie componente. Același mecanism este responsabil pentru cerul albastru de pe Pământ în timpul zilei și galben-portocaliu la apus. [ ]

    O panoramă a dunelor de nisip Rocknest, compilată din imagini de la roverul Curiosity.

    Schimbări

    Modificările în straturile superioare ale atmosferei sunt destul de complexe, deoarece sunt conectate între ele și cu straturile subiacente. Undele atmosferice și mareele care se propagă în sus pot avea un efect semnificativ asupra structurii și dinamicii termosferei și, în consecință, ionosferei, de exemplu, înălțimea limitei superioare a ionosferei. În timpul furtunilor de praf din atmosfera inferioară, transparența acestuia scade, se încălzește și se extinde. Apoi densitatea termosferei crește - poate varia chiar și cu un ordin de mărime - iar înălțimea maximă a concentrației de electroni poate crește cu până la 30 km. Schimbările în atmosfera superioară cauzate de furtunile de praf pot fi globale, afectând zone de până la 160 km deasupra suprafeței planetei. Răspunsul atmosferei superioare la aceste fenomene durează câteva zile și revine la starea anterioară mult mai mult - câteva luni. O altă manifestare a relației dintre atmosfera superioară și cea inferioară este aceea că vaporii de apă, care, după cum s-a dovedit, sunt suprasaturați cu atmosfera inferioară, pot suferi fotodisocieri în componente mai ușoare de H și O, care cresc densitatea exosferei și intensitatea. pierderii de apă de către atmosfera marțiană. Factorii externi care cauzează modificări în atmosfera superioară sunt ultravioletele extreme și moi raze X Sori, particule de vânt solar, praf cosmic și corpuri mai mari, cum ar fi meteoriții. Sarcina este complicată de faptul că impactul lor, de regulă, este aleatoriu, iar intensitatea și durata acestuia nu pot fi prezise, ​​în plus, fenomenele episodice sunt suprapuse de procese ciclice asociate cu modificări ale orei, sezonului și, de asemenea, ciclu solar. În prezent, în cel mai bun caz, există statistici acumulate ale evenimentelor privind dinamica parametrilor atmosferici, dar o descriere teoretică a regularităților nu a fost încă finalizată. S-a stabilit cu siguranță o proporționalitate directă între concentrația particulelor de plasmă din ionosferă și activitatea solară. Acest lucru este confirmat de faptul că o regularitate similară a fost de fapt înregistrată conform rezultatelor observațiilor din 2007-2009 pentru ionosfera Pământului, în ciuda diferenței fundamentale în câmpul magnetic al acestor planete, care afectează direct ionosfera. Și emisiile de particule coroana solara, provocând o modificare a presiunii vântului solar, implică și o compresie caracteristică a magnetosferei și ionosferei: densitatea maximă a plasmei scade la 90 km.

    Fluctuații zilnice

    În ciuda rarefierii sale, atmosfera reacționează totuși la modificările fluxului de căldură solară mai lent decât suprafața planetei. Deci, în perioada dimineții, temperatura variază foarte mult cu înălțimea: o diferență de 20 ° a fost înregistrată la o înălțime de 25 cm până la 1 m deasupra suprafeței planetei. Odată cu răsăritul Soarelui, aerul rece se încălzește de la suprafață și se ridică sub forma unui vârtej caracteristic în sus, ridicând praful în aer - așa se formează diavolii de praf. În stratul apropiat de suprafață (până la 500 m înălțime) există o inversare a temperaturii. După ce atmosfera s-a încălzit deja până la prânz, acest efect nu se mai observă. Maximul este atins pe la ora 2 după-amiaza. Suprafața se răcește apoi mai repede decât atmosfera și se observă un gradient de temperatură invers. Înainte de apus, temperatura scade din nou odată cu înălțimea.

    Schimbarea zilei și a nopții afectează și atmosfera superioară. În primul rând, ionizarea de către radiația solară se oprește noaptea, cu toate acestea, plasma continuă să fie completată pentru prima dată după apusul soarelui datorită fluxului din partea zilei și apoi se formează din cauza impactului electronilor care se deplasează în jos de-a lungul liniilor câmpului magnetic. (așa-numita invazie de electroni) - apoi maximul observat la o altitudine de 130-170 km. Prin urmare, densitatea electronilor și ionilor din partea nopții este mult mai mică și se caracterizează printr-un profil complex, care depinde și de câmpul magnetic local și variază într-un mod netrivial, a cărui regularitate nu este încă pe deplin înțeleasă și descris teoretic. În timpul zilei, starea ionosferei se modifică și în funcție de unghiul zenital al Soarelui.

    ciclu anual

    Ca și pe Pământ, pe Marte are loc o schimbare a anotimpurilor din cauza înclinării axei de rotație față de planul orbitei, așa că iarna calota polară crește în emisfera nordică și aproape dispare în sud, iar după șase luni emisferele își schimbă locul. În același timp, datorită excentricității destul de mari a orbitei planetei la periheliu (solstițiul de iarnă în emisfera nordică), aceasta primește cu până la 40% mai multă radiație solară decât în ​​afeliu, iar în emisfera nordică iarna este scurtă și relativ moderat, iar vara este lungă, dar răcoroasă, în sud, dimpotrivă, verile sunt scurte și relativ calde, iar iernile sunt lungi și reci. În acest sens, capacul sudic în timpul iernii crește până la jumătate din distanța pol-ecuator, iar calota nordică doar până la o treime. Când vara vine la unul dintre poli, dioxidul de carbon din calota polară corespunzătoare se evaporă și intră în atmosferă; vânturile îl duc la capacul opus, unde îngheață din nou. În acest fel, are loc ciclul dioxidului de carbon care, împreună cu diferitele dimensiuni ale calotelor polare, determină o modificare a presiunii atmosferei marțiane pe măsură ce orbitează Soarele. Datorită faptului că iarna până la 20-30% din întreaga atmosferă îngheață în calota polară, presiunea în zona corespunzătoare scade în mod corespunzător.

    Variațiile sezoniere (precum și cele zilnice) suferă, de asemenea, concentrații de vapori de apă - sunt în intervalul 1-100 de microni. Deci, iarna atmosfera este aproape „secată”. Vaporii de apă apar în ea primăvara, iar până la mijlocul verii cantitatea ei atinge un maxim, în urma modificărilor temperaturii suprafeței. În perioada vară-toamnă, vaporii de apă sunt redistribuiți treptat, iar conținutul său maxim se deplasează din regiunea polară nordică către latitudinile ecuatoriale. În același timp, conținutul global total de vapori din atmosferă (conform datelor Viking-1) rămâne aproximativ constant și este echivalent cu 1,3 km 3 de gheață. Conținutul maxim de H 2 O (100 μm de apă precipitată, egal cu 0,2 vol%) a fost înregistrat vara peste regiunea întunecată din jurul calotei polare reziduale nordice - în această perioadă a anului atmosfera deasupra gheții calotei polare este de obicei aproape de saturație.

    În perioada de primăvară-vară în emisfera sudică, când se formează cel mai activ furtunile de praf, se observă maree atmosferice diurne sau semidiurne - o creștere a presiunii în apropierea suprafeței și dilatarea termică a atmosferei ca răspuns la încălzirea acesteia.

    Schimbarea anotimpurilor afectează și atmosfera superioară - atât componenta neutră (termosfera), cât și plasma (ionosfera), iar acest factor trebuie luat în considerare împreună cu ciclul solar, iar acest lucru complică sarcina descrierii dinamicii superioarei. atmosfera.

    Schimbare pe termen lung

    Vezi si

    Note

    1. Williams, David R. Fișă Fact Mars (nedefinit) . Centrul Național de Date pentru Știința Spațială. NASA (1 septembrie 2004). Preluat la 28 septembrie 2017.
    2. N. Mangold, D. Baratoux, O. Witasse, T. Encrenaz, C. Sotin. Marte: o mică planetă terestră: [Engleză] ]// Revista de astronomie și astrofizică. - 2016. - V. 24, Nr. 1 (16 decembrie). - P. 15. - DOI: 10.1007/s00159-016-0099-5 .
    3. Atmosfera lui Marte (nedefinit) . UNIVERS-PLANETA // PORTAL LA ALTA DIMENSIUNE
    4. Marte este o stea roșie. Descrierea zonei. Atmosfera si clima (nedefinit) . galspace.ru - Proiect de explorare a sistemului solar. Preluat la 29 septembrie 2017.
    5. (Engleză) Out of Thin Martian Aer Revista de Astrobiologie, Michael Schirber, 22 august 2011.
    6. Maxim Zabolotsky. Informații generale despre atmosferă Marte (nedefinit) . spacegid.com(21.09.2013). Preluat la 20 octombrie 2017.
    7. Mars Pathfinder - Science  Rezultate - Atmosferice și Meteorologice Proprietăți (nedefinit) . nasa.gov. Preluat la 20 aprilie 2017.
    8. J. L. Fox, A. Dalgarno. Ionizarea, luminozitatea și încălzirea atmosferei superioare a lui Marte: [Engleză] ]// J Geophys Res. - 1979. - T. 84, nr. A12 (1 decembrie). - S. 7315–7333. -

Astăzi, nu doar scriitorii de science fiction în poveștile lor, ci și oamenii de știință adevărați, oameni de afaceri și politicieni vorbesc despre zborurile către Marte și despre posibila colonizare a acesteia. Sondele și roverele au dat răspunsuri despre caracteristicile geologiei. Cu toate acestea, pentru misiunile cu echipaj, ar trebui să se afle dacă Marte are o atmosferă și care este structura ei.

Informatii generale

Marte are propria sa atmosferă, dar este doar 1% din cea a Pământului. Ca și Venus, este predominant dioxid de carbon, dar din nou, mult mai subțire. Stratul relativ dens este de 100 km (pentru comparație, Pământul are 500-1000 km, conform diverselor estimări). Din acest motiv, nu există protecție împotriva radiațiilor solare, iar regimul de temperatură practic nu este reglementat. Nu există aer pe Marte în sensul obișnuit.

Oamenii de știință au stabilit compoziția exactă:

• Dioxid de carbon - 96%.
• Argon - 2,1%.
• Azot - 1,9%.

Metanul a fost descoperit în 2003. Descoperirea a stârnit interesul pentru Planeta Roșie, multe țări lansând programe de explorare care au dus la discuții despre zbor și colonizare.

Din cauza densității scăzute, regimul de temperatură nu este reglat, prin urmare, diferențele sunt în medie de 100 0 С. În timpul zilei, se stabilesc condiții destul de confortabile de +30 0 С, iar noaptea temperatura de suprafață scade la -80 0 С. С. Presiunea este de 0,6 kPa (1 /110 de la indicatorul de pământ). Pe planeta noastră, condiții similare se găsesc la o altitudine de 35 km. Acesta este principalul pericol pentru o persoană fără protecție - nu va fi ucis de temperatură sau gaze, ci de presiune.

Întotdeauna există praf la suprafață. Din cauza gravitației scăzute, norii se ridică până la 50 km. Scăderile puternice de temperatură duc la apariția vântului cu rafale de până la 100 m/s, astfel că furtunile de praf pe Marte sunt frecvente. Ele nu reprezintă o amenințare serioasă din cauza concentrației mici de particule în masele de aer.

Care sunt straturile atmosferei lui Marte?

Forța gravitației este mai mică decât cea a Pământului, așa că atmosfera lui Marte nu este atât de clar împărțită în straturi în ceea ce privește densitatea și presiunea. Compoziția omogenă se păstrează până la marca de 11 km, apoi atmosfera începe să se separe în straturi. Peste 100 km, densitatea scade la valorile minime.

• Troposfera - până la 20 km.
• Stratomesosfera - până la 100 km.
• Termosferă - până la 200 km.
• Ionosfera - până la 500 km.

În atmosfera superioară există gaze ușoare - hidrogen, carbon. Oxigenul se acumulează în aceste straturi. Particulele individuale de hidrogen atomic se propagă pe o distanță de până la 20.000 km, formând o coroană de hidrogen. Nu există o separare clară între regiunile extreme și spațiul cosmic.

atmosfera superioară

La o marcă de peste 20-30 km, se află termosfera - regiunile superioare. Compoziția rămâne stabilă până la o altitudine de 200 km. Aici există continut ridicat oxigen atomic. Temperatura este destul de scăzută - până la 200-300 K (de la -70 la -200 0 C). Urmează ionosfera, în care ionii reacţionează cu elemente neutre.

atmosfera inferioară

În funcție de anotimp, limita acestui strat se schimbă, iar această zonă se numește tropopauză. Mai departe se extinde stratomesosfera, a cărei temperatură medie este de -133 0 C. Pe Pământ, aici este conținut ozon, care protejează împotriva radiațiilor cosmice. Pe Marte se acumulează la o altitudine de 50-60 km și apoi practic lipsește.

Compoziția atmosferei

Atmosfera terestră este formată din azot (78%) și oxigen (20%), argon, dioxid de carbon, metan etc. sunt prezente în cantități mici. Astfel de condiții sunt considerate optime pentru apariția vieții. Compoziția aerului de pe Marte este foarte diferită. Elementul principal al atmosferei marțiane este dioxidul de carbon - aproximativ 95%. Azotul reprezintă 3%, iar argonul 1,6%. Total oxigen - nu mai mult de 0,14%.

Această compoziție s-a format din cauza atracției slabe a Planetei Roșii. Cel mai stabil a fost dioxidul de carbon greu, care este completat în mod constant ca urmare a activității vulcanice. Gazele ușoare se disipă în spațiu datorită gravitației scăzute și absenței unui câmp magnetic. Azotul este reținut de gravitație ca o moleculă diatomică, dar se divide sub influența radiațiilor și, sub formă de atomi unici, zboară în spațiu.

Situația este similară cu oxigenul, dar în straturile superioare reacționează cu carbonul și hidrogenul. Cu toate acestea, oamenii de știință nu înțeleg pe deplin caracteristicile reacțiilor. Conform calculelor, numărul monoxid de carbon Ar trebui să existe mai mult CO, dar în final se oxidează în dioxid de carbon CO2 și se scufundă la suprafață. Separat, oxigenul molecular O2 apare numai după descompunerea chimică a dioxidului de carbon și a apei din straturile superioare sub influența fotonilor. Se referă la substanțele necondensabile de pe Marte.

Oamenii de știință cred că cu milioane de ani în urmă, cantitatea de oxigen era comparabilă cu cea a pământului - 15-20%. Nu se știe încă exact de ce s-au schimbat condițiile. Cu toate acestea, atomii individuali nu se volatilizează la fel de activ și, datorită greutății mai mari, chiar se acumulează. Într-o oarecare măsură, se observă procesul invers.

Alte elemente importante:

• Ozonul este practic absent, există o zonă de acumulare la 30-60 km de suprafață.
• Conținutul de apă este de 100-200 de ori mai mic decât în ​​cea mai uscată regiune a Pământului.
• Metan - se observă emisii de natură necunoscută, iar până acum cea mai discutată substanță pentru Marte.

Metanul de pe Pământ aparține substanțelor biogene, prin urmare, poate fi asociat cu materia organică. Natura apariției și a distrugerii rapide nu a fost încă explicată, așa că oamenii de știință caută răspunsuri la aceste întrebări.

Ce s-a întâmplat cu atmosfera lui Marte în trecut?

De-a lungul a milioane de ani de existență a planetei, atmosfera se modifică în compoziție și structură. Ca rezultat al cercetării, au apărut dovezi că oceanele lichide au existat la suprafață în trecut. Cu toate acestea, acum apa rămâne în cantități mici sub formă de abur sau gheață.

Motive pentru dispariția lichidului:

• Presiunea atmosferică scăzută nu este capabilă să mențină apa în stare lichidă pentru o lungă perioadă de timp, așa cum se întâmplă pe Pământ.
• Gravitația nu este suficient de puternică pentru a reține norii de vapori.
• Din cauza absenței câmpului magnetic, materia este transportată de particulele vântului solar în spațiu.
• Cu fluctuații semnificative de temperatură, apa poate fi stocată doar în stare solidă.

Cu alte cuvinte, atmosfera marțiană nu este suficient de densă pentru a reține apa ca lichid, iar forța mică de gravitație nu este capabilă să rețină hidrogen și oxigen.
Potrivit experților, condițiile favorabile pentru viață pe Planeta Roșie s-ar fi putut forma acum aproximativ 4 miliarde de ani. Poate că era viață pe vremea aceea.

Următoarele cauze de distrugere sunt numite:

• Lipsa protecției împotriva radiațiilor solare și epuizarea treptată a atmosferei de-a lungul a milioane de ani.
• Impact cu un meteorit sau altul corpul spațial care a distrus instantaneu atmosfera.

Primul motiv este în prezent mai probabil, deoarece încă nu au fost găsite urme ale unei catastrofe globale. Concluzii similare au fost făcute datorită studiului stației autonome Curiosity. Roverul a stabilit compoziția exactă a aerului.

Atmosfera antică a lui Marte conținea mult oxigen

Astăzi, oamenii de știință nu au nicio îndoială că pe Planeta Roșie a fost apă. Pe numeroase vederi ale contururilor oceanelor. Observațiile vizuale sunt susținute de studii specifice. Roverele au prelevat probe de sol din văile fostelor mări și râuri, iar compoziția chimică a confirmat ipotezele inițiale.

În condițiile actuale, orice apă lichidă de pe suprafața planetei se va evapora instantaneu, deoarece presiunea este prea scăzută. Totuși, dacă în antichitate existau oceane și lacuri, atunci condițiile erau diferite. Una dintre ipoteze este o compoziție diferită cu o fracție de oxigen de ordinul 15-20%, precum și o proporție crescută de azot și argon. În această formă, Marte devine aproape identic cu planeta noastră natală - cu apă lichidă, oxigen și azot.

Alți oameni de știință sugerează existența unui câmp magnetic cu drepturi depline care poate proteja împotriva vântului solar. Puterea sa este comparabilă cu cea a pământului, iar acesta este un alt factor care vorbește în favoarea prezenței condițiilor pentru originea și dezvoltarea vieții.

Cauzele epuizării atmosferei

Apogeul dezvoltării cade în epoca Hesperiană (acum 3,5-2,5 miliarde de ani). Pe câmpie era un ocean sărat comparabil ca mărime cu Oceanul Arctic. Temperatura suprafeței a atins 40-50 0 C, iar presiunea a fost de aproximativ 1 atm. Există o mare probabilitate de existență a organismelor vii în acea perioadă. Cu toate acestea, perioada de „prosperitate” nu a fost suficient de lungă pentru a apărea o viață complexă și și mai inteligentă.

Unul dintre motivele principale este dimensiunea mică a planetei. Marte este mai mic decât Pământul, așa că gravitația și câmpul magnetic sunt mai slabe. Ca rezultat, vântul solar a eliminat în mod activ particulele și a tăiat literalmente strat cu strat. Compoziția atmosferei a început să se schimbe peste 1 miliard de ani, după care schimbarea climei devenit catastrofal. Scăderea presiunii a dus la evaporarea lichidului și la scăderi de temperatură.

Când vorbim despre schimbările climatice, clătinăm din cap cu tristețe - oh, cât de mult s-a schimbat planeta noastră de-a lungul anilor. timpuri recente cât de poluată este atmosfera... Cu toate acestea, dacă vrem să vedem un exemplu adevărat al cât de fatale pot fi schimbările climatice, atunci va trebui să o căutăm nu pe Pământ, ci dincolo. Marte este foarte potrivit pentru acest rol.

Ceea ce a fost aici acum milioane de ani nu poate fi comparat cu imaginea de astăzi. Astăzi, Marte este un frig amar la suprafață, presiune scăzută, o atmosferă foarte subțire și rarefiată. În fața noastră se află doar o umbră palidă a lumii anterioare, a cărei temperatură la suprafață nu era cu mult mai mică decât temperatura actuală de pe pământ, iar râurile curgătoare curgeau prin câmpii și chei. Poate a existat chiar și viață organică aici, cine știe? Toate acestea sunt în trecut.

Din ce este formată atmosfera lui Marte?

Acum chiar respinge posibilitatea ca ființe vii să trăiască aici. Vremea marțiană este modelată de mulți factori, inclusiv creșterea ciclică și topirea calotelor glaciare, vaporii de apă atmosferici și furtunile sezoniere de praf. Uneori, furtunile uriașe de praf acoperă întreaga planetă deodată și pot dura luni de zile, transformând cerul într-un roșu intens.

Atmosfera lui Marte este de aproximativ 100 de ori mai subțire decât cea a Pământului și are 95% dioxid de carbon. Compoziția exactă a atmosferei marțiane este:

• Dioxid de carbon: 95,32%
• Azot: 2,7%
• Argon: 1,6%
• Oxigen: 0,13%
• Monoxid de carbon: 0,08%

În plus, în cantități mici există: apă, oxizi de azot, neon, hidrogen greu, cripton și xenon.

Cum a apărut atmosfera lui Marte? La fel ca pe Pământ - ca urmare a degazării - eliberarea de gaze din intestinele planetei. Cu toate acestea, forța gravitației pe Marte este mult mai mică decât pe Pământ, așa că majoritatea gazelor scapă în spațiul mondial și doar o mică parte dintre ele este capabilă să rămână în jurul planetei.

Ce s-a întâmplat cu atmosfera lui Marte în trecut?

În zorii existenței sistemului solar, adică acum 4,5-3,5 miliarde de ani, Marte avea o atmosferă suficient de densă, datorită căreia apa putea fi sub formă lichidă la suprafața sa. Fotografiile orbitale arată contururile văilor vaste ale râurilor, contururile oceanul antic pe suprafața planetei roșii, iar rover-urile au găsit mostre în mod repetat compuși chimici, care ne dovedesc că ochii nu mint - toate aceste detalii de relief familiare ochiului uman de pe Marte s-au format în aceleași condiții ca și pe Pământ.

Nu exista nicio îndoială că era apă pe Marte, nu există întrebări aici. Singura întrebare este de ce a dispărut ea?

Teoria principală în acest sens arată cam așa: cândva, Marte a avut, reflectând efectiv radiatie solara, cu toate acestea, de-a lungul timpului, a început să slăbească și în urmă cu aproximativ 3,5 miliarde de ani practic a dispărut (centri locali separati ai câmpului magnetic, iar în ceea ce privește puterea destul de comparabilă cu cea a pământului, se află și acum pe Marte). Deoarece dimensiunea lui Marte este aproape jumătate din cea a Pământului, gravitația sa este mult mai slabă decât cea a planetei noastre. Combinația acestor doi factori (pierderea câmpului magnetic și gravitația slabă) a condus la aceasta. că vântul solar a început să „elimine” moleculele luminoase din atmosfera planetei, subțiandu-l treptat. Așadar, în câteva milioane de ani, Marte s-a transformat în rolul unui măr, din care pielea a fost tăiată cu grijă cu un cuțit.

Câmpul magnetic slăbit nu a mai putut „stinge” efectiv radiații cosmice, iar soarele s-a transformat dintr-o sursă de viață într-un ucigaș pentru Marte. Iar atmosfera subțiată nu a mai putut reține căldura, așa că temperatura de pe suprafața planetei a scăzut la o valoare medie de -60 de grade Celsius, doar într-o zi de vară la ecuator, ajungând la +20 de grade.

Deși atmosfera lui Marte este acum de aproximativ 100 de ori mai subțire decât cea a Pământului, este totuși suficient de groasă pentru ca procesele de formare a vremii să aibă loc în mod activ pe planeta roșie, au căzut precipitații, au apărut nori și vânturi.

„Dust Devil” - o mică tornadă pe suprafața lui Marte, fotografiată de pe orbita planetei

Radiații, furtuni de praf și alte caracteristici ale lui Marte

Radiația aproape de suprafata planetei este periculos, insa, conform datelor NASA obtinute din colectarea de analize de catre roverul Curiosity, rezulta ca chiar si pentru o perioada de 500 de zile de sedere pe Marte (+360 de zile pe drum), astronautii (inclusiv echipament de protecție) ar primi „doză” de radiație egală cu 1 sievert (~100 roentgens). Această doză este periculoasă, dar cu siguranță nu va ucide un adult „pe loc”. Se crede că 1 sievert de radiație primit crește riscul astronautului de a dezvolta cancer cu 5%. Potrivit oamenilor de știință, de dragul științei, poți trece la mari greutăți, în special primul pas către Marte, chiar dacă promite probleme de sănătate în viitor... Acesta este cu siguranță un pas către nemurire!

Pe suprafața lui Marte, sezonier, sute de diavoli de praf (tornade) se înfurie, ridicând praful din oxizii de fier (rugina, într-un mod simplu) în atmosferă, care acoperă din belșug pustiul marțian. Praful de Marte este foarte fin, ceea ce, combinat cu gravitația scăzută, duce la faptul că o cantitate semnificativă din acesta este mereu prezentă în atmosferă, atingând concentrații deosebit de mari toamna și iarna în emisferele nordice, iar primăvara și vara în emisferele sudice ale planetei.

Furtuni de praf pe Marte- cel mai mare din sistemul solar, capabil să acopere întreaga suprafață a planetei și uneori să meargă luni de zile. Principalele anotimpuri ale furtunilor de praf de pe Marte sunt primăvara și vara.

Mecanismul unor fenomene meteorologice atât de puternice nu este pe deplin înțeles, dar cu un grad ridicat de probabilitate este explicat prin următoarea teorie: când număr mare particulele de praf se ridică în atmosferă, ceea ce duce la încălzirea sa bruscă la o înălțime mare. Masele calde de gaze se năpustesc spre regiunile reci ale planetei, generând vânt. Praful de Marte, așa cum sa menționat deja, este foarte ușor, așa că un vânt puternic ridică și mai mult praf în vârf, care, la rândul său, încălzește și mai mult atmosfera și generează și mai mult. Vânturi puternice, care la rândul lor ridică și mai mult praf... și așa mai departe!

Nu plouă pe Marte și de unde pot veni în frig la -60 de grade? Dar uneori ninge. Adevărat, o astfel de zăpadă nu constă din apă, ci din cristale de dioxid de carbon, iar proprietățile ei sunt mai mult ca ceață decât zăpada („fulgii de zăpadă” sunt prea mici), dar asigurați-vă că aceasta este zăpadă adevărată! Doar cu specificul local.

În general, „zăpada” se întinde pe aproape întregul teritoriu al lui Marte, iar acest proces este ciclic - noaptea, dioxidul de carbon îngheață și se transformă în cristale, cade la suprafață și se dezgheță în timpul zilei și revine din nou în atmosferă. Cu toate acestea, în nord polii sudici planetelor, iarna, înghețul domnește până la -125 de grade, prin urmare, odată ce a căzut sub formă de cristale, gazul nu se mai evaporă și se află într-un strat până în primăvară. Având în vedere dimensiunea calotelor de zăpadă de pe Marte, este necesar să spunem că iarna concentrația de dioxid de carbon din atmosferă scade cu zeci de procente? Atmosfera devine și mai rarefiată și, ca urmare, păstrează și mai puțină căldură... Marte se cufundă în iarnă.

Principalele caracteristici ale lui Marte

© Vladimir Kalanov,
site-ul web"Cunoașterea este putere".

Atmosfera lui Marte

Compoziția și alți parametri ai atmosferei marțiane au fost determinați destul de precis până acum. Atmosfera lui Marte este compusă din dioxid de carbon (96%), azot (2,7%) și argon (1,6%). Oxigenul este prezent în cantități neglijabile (0,13%). Vaporii de apă se prezintă sub formă de urme (0,03%). Presiunea la suprafață este de numai 0,006 (șase miimi) din presiunea de la suprafața Pământului. Norii marțieni sunt formați din vapori de apă și dioxid de carbon și arată ceva ca norii cirus deasupra Pământului.

Culoarea cerului marțian este roșiatică din cauza prezenței prafului în aer. Aerul extrem de rarefiat nu transferă bine căldura, așa că există o diferență mare de temperatură în diferite părți ale planetei.

În ciuda rarefierii atmosferei, straturile sale inferioare reprezintă un obstacol destul de serios pentru nave spațiale. Deci, carcasele de protecție conice ale vehiculelor de coborâre "Mariner-9"(1971) în timpul trecerii atmosferei marțiane din straturile sale cele mai superioare la o distanță de 5 km de suprafața planetei, acestea au fost încălzite la o temperatură de 1500 ° C. Ionosfera marțiană se întinde de la 110 la 130 km deasupra suprafeței planetei.

Despre mișcarea lui Marte

Marte poate fi văzut de pe Pământ cu ochiul liber. Magnitudinea sa aparentă a stelelor atinge -2,9 m (la cea mai apropiată apropiere de Pământ), a doua după Venus, Lună și Soare în luminozitate, dar de cele mai multe ori Jupiter este mai strălucitor decât Marte pentru un observator terestră. Marte se mișcă în jurul Soarelui pe o orbită eliptică, apoi se îndepărtează de stea la 249,1 milioane km, apoi se apropie de ea până la o distanță de 206,7 milioane km.

Dacă observați cu atenție mișcarea lui Marte, puteți vedea că în timpul anului direcția mișcării sale pe cer se schimbă. Apropo, observatorii antici au observat acest lucru. La un moment dat, se pare că Marte se mișcă în direcția opusă. Dar această mișcare este aparentă doar de pe Pământ. Marte, desigur, nu poate efectua nicio mișcare inversă pe orbita sa. Și apariția unei mișcări inverse este creată deoarece orbita lui Marte în raport cu orbita Pământului este externă și viteza medie orbita în jurul Soarelui este mai mare pentru Pământ (29,79 km/s) decât pentru Marte (24,1 km/s). În momentul în care Pământul începe să depășească Marte în mișcarea sa în jurul Soarelui și se pare că Marte a început mișcarea inversă sau, așa cum o numesc astronomii, mișcarea retrogradă. Diagrama mișcării inverse (retrograde) ilustrează bine acest fenomen.

Principalele caracteristici ale lui Marte

Denumirea parametrilor	Indicatori cantitativi
Distanța medie până la Soare	227,9 milioane km
Distanța minimă până la Soare	206,7 milioane km
Distanța maximă până la Soare	249,1 milioane km
Diametrul ecuatorului	6786 km (Marte are aproape jumătate din dimensiunea Pământului - diametrul său ecuatorial este de ~ 53% din cel al Pământului)
Viteza medie orbitală în jurul Soarelui	24,1 km/s
Perioada de rotație în jurul propriei axe (perioada de rotație ecuatorială siderale)	24h 37 min 22,6 s
Perioada de revoluție în jurul soarelui	687 de zile
Sateliți naturali cunoscuți	2
Masa (Pământ = 1)	0,108 (6,418 × 10 23 kg)
Volumul (Pământ = 1)	0,15
Densitate medie	3,9 g/cm³
Temperatura medie a suprafeței	minus 50°C (diferența de temperatură este de la -153°C la pol iarna și până la +20°C la ecuator la prânz)
Înclinarea axei	25°11"
Înclinația orbitală față de ecliptică	1°9"
Presiune la suprafață (Pământ = 1)	0,006
Compoziția atmosferei	CO2 - 96%, N - 2,7%, Ar - 1,6%, O2 - 0,13%, H20 (vapori) - 0,03%
Accelerația căderii libere la ecuator	3,711 m/s² (0,378 Pământ)
viteza parabolica	5,0 km/s (pentru Pământ 11,2 km/s)

Tabelul arată cu ce mare precizie sunt determinați principalii parametri ai planetei Marte. Acest lucru nu este surprinzător, având în vedere că observațiile și cercetările astronomice folosesc acum cele mai moderne metode științificeși echipamente de înaltă precizie. Dar cu un cu totul alt sentiment, tratăm astfel de fapte din istoria științei, când oamenii de știință din secolele trecute, care de multe ori nu aveau la dispoziție niciun instrument astronomic, cu excepția celor mai simple telescoape cu o creștere mică (maximum 15-20 de ori). ), a făcut calcule astronomice precise și chiar a descoperit legile mișcării corpurilor cerești.

De exemplu, să ne amintim că astronomul italian Giandomenico Cassini a determinat deja în 1666 (!) timpul de rotație al planetei Marte în jurul axei sale. Calculele lui au dat un rezultat de 24 de ore și 40 de minute. Comparați acest rezultat cu perioada de rotație a lui Marte în jurul axei sale, determinată cu ajutorul mijloacelor tehnice moderne (24 ore 37 minute 23 secunde). Sunt necesare comentariile noastre aici?

Sau un astfel de exemplu. în chiar începutul XVII secol, el a descoperit legile mișcării planetare, neavând nici instrumente astronomice precise, nici aparate matematice pentru calcularea ariilor unor astfel de forme geometrice ca o elipsă și un oval. Suferind de un defect vizual, a făcut cele mai precise măsurători astronomice.

Exemple similare arată mare importanță activitate și entuziasm în știință, precum și devotament față de cauza pe care o slujește o persoană.

© Vladimir Kalanov,
"Cunoașterea este putere"

Dragi vizitatori!

Munca dvs. este dezactivată JavaScript. Vă rugăm să activați scripturile din browser și veți vedea funcționalitatea completă a site-ului!

Marte este a patra planetă de la Soare și ultima dintre planete grup terestru. Ca și restul planetelor sistem solar(fără numărarea Pământului) poartă numele figurii mitologice - zeul roman al războiului. Pe lângă numele său oficial, Marte este uneori denumit Planeta Roșie, referindu-se la culoarea maro-roșu a suprafeței sale. Cu toate acestea, Marte este a doua cea mai mică planetă din sistemul solar după.

În cea mai mare parte a secolului al XIX-lea, s-a crezut că viața există pe Marte. Motivul acestei credințe constă parțial în eroare și parțial în imaginația umană. În 1877, astronomul Giovanni Schiaparelli a putut observa ceea ce el credea că sunt linii drepte pe suprafața lui Marte. Ca și alți astronomi, când a observat aceste dungi, el a sugerat că o astfel de directie este asociată cu existența pe planetă. viata inteligenta. Versiunea populară la acea vreme despre natura acestor linii era presupunerea că acestea erau canale de irigare. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea unor telescoape mai puternice la începutul secolului al XX-lea, astronomii au putut să vadă suprafața marțiană mai clar și să determine că aceste linii drepte erau doar o iluzie optică. Drept urmare, toate presupunerile anterioare despre viața pe Marte au rămas fără dovezi.

O mare parte din ficțiunea științifico-fantastică scrisă în timpul secolului al XX-lea a fost o consecință directă a credinței că viața a existat pe Marte. De la omuleți verzi la invadatori înalți, care mânuiesc laserul, marțienii au fost în centrul multor programe de televiziune și radio, benzi desenate, filme și romane.

În ciuda faptului că descoperirea vieții marțiane în secolul al XVIII-lea s-a dovedit a fi falsă ca urmare, Marte a rămas pentru comunitatea științifică cea mai prietenoasă planetă (alta decât Pământul) din sistemul solar. Misiunile planetare ulterioare au fost, fără îndoială, dedicate căutării oricărei forme de viață pe Marte. Așa că o misiune numită Viking, desfășurată în anii 1970, a efectuat experimente pe solul marțian în speranța de a găsi microorganisme în el. La acea vreme, se credea că formarea de compuși în timpul experimentelor ar putea fi rezultatul agenților biologici, dar mai târziu s-a constatat că compușii elemente chimice poate fi creat fără procese biologice.

Cu toate acestea, nici măcar aceste date nu i-au lipsit pe oamenii de știință de speranță. Negăsind semne de viață pe suprafața lui Marte, ei au sugerat că toate condițiile necesare ar putea exista sub suprafața planetei. Această versiune este valabilă și astăzi. Cel puțin, astfel de misiuni planetare ale prezentului precum ExoMars și Mars Science implică verificarea tuturor Opțiuni existența vieții pe Marte în trecut sau prezent, la suprafață și sub ea.

Atmosfera lui Marte

Compoziția atmosferei lui Marte este foarte asemănătoare cu atmosfera, una dintre cele mai puțin ospitaliere atmosfere din întregul sistem solar. Componenta principală în ambele medii este dioxidul de carbon (95% pentru Marte, 97% pentru Venus), dar există o mare diferență - nu există efect de seră pe Marte, astfel încât temperatura de pe planetă nu depășește 20 ° C, în contrast cu 480 ° C pe suprafața lui Venus . O diferență atât de uriașă se datorează densității diferite a atmosferelor acestor planete. La o densitate comparabilă, atmosfera lui Venus este extrem de groasă, în timp ce Marte are un strat atmosferic destul de subțire. Mai simplu spus, dacă grosimea atmosferei lui Marte ar fi mai semnificativă, atunci ar semăna cu Venus.

În plus, Marte are o atmosferă foarte rarefiată - presiunea atmosferică este doar aproximativ 1% din presiunea exercitată. Aceasta este echivalentă cu o presiune de 35 de kilometri deasupra suprafeței Pământului.

Una dintre cele mai timpurii direcții în studiul atmosferei marțiane este influența acesteia asupra prezenței apei la suprafață. În ciuda faptului că calotele polare conțin apă în stare solidă, iar aerul conține vapori de apă formați ca urmare a înghețului și a presiunii scăzute, astăzi toate studiile indică faptul că atmosfera „slabă” a lui Marte nu favorizează existența apei în o stare lichidă la suprafaţă.planete.

Cu toate acestea, bazându-se pe cele mai recente date din misiunile marțiane, oamenii de știință sunt încrezători că apă lichidă există pe Marte și se află la un metru sub suprafața planetei.

Apa pe Marte: speculații / wikipedia.org

Cu toate acestea, în ciuda stratului atmosferic subțire, Marte are condiții meteorologice destul de acceptabile pentru standardele pământești. Cel mai forme extreme vremea aceasta sunt vânturi, furtuni de praf, înghețuri și ceață. Ca urmare a unei astfel de activități meteorologice, au fost observate urme semnificative de eroziune în unele zone ale Planetei Roșii.

Un alt punct interesant despre atmosfera marțiană este că, potrivit mai multor moderne cercetare științifică, în trecutul îndepărtat, era suficient de dens pentru existența oceanelor la suprafața planetei din apă în stare lichidă. Cu toate acestea, conform acelorași studii, atmosfera lui Marte a fost schimbată dramatic. Versiunea principală a unei astfel de schimbări în acest moment este ipoteza unei coliziuni a planetei cu un alt corp cosmic suficient de voluminos, care a dus la pierderea majorității atmosferei lui Marte.

Suprafața lui Marte are două trăsături semnificative, care, printr-o coincidență interesantă, sunt asociate cu diferențe în emisferele planetei. Cert este că emisfera nordică are un relief destul de neted și doar câteva cratere, în timp ce emisfera sudică este literalmente presărată cu dealuri și cratere de diferite dimensiuni. Pe lângă diferențele topografice care indică diferența de relief a emisferelor, există și cele geologice - studiile indică faptul că zonele din emisfera nordică sunt mult mai active decât în ​​cea sudică.

Pe suprafața lui Marte se află cel mai mare vulcan cunoscut până în prezent - Olympus Mons (Muntele Olimp) și cel mai mare canion cunoscut - Mariner (Mariner Valley). Nimic mai grandios nu a fost încă găsit în sistemul solar. Înălțimea Muntelui Olimp este de 25 de kilometri (aceasta este de trei ori mai mare decât Everestul, cel mai munte înalt pe Pământ), iar diametrul bazei este de 600 de kilometri. Valea Mariner are 4.000 de kilometri lungime, 200 de kilometri lățime și aproape 7 kilometri adâncime.

Până în prezent, cea mai semnificativă descoperire privind suprafața marțiană a fost descoperirea canalelor. O caracteristică a acestor canale este că ele, potrivit experților NASA, au fost create de apă curgătoare și, prin urmare, reprezintă cea mai de încredere dovadă pentru teoria că, în trecutul îndepărtat, suprafața lui Marte semăna foarte mult cu cea a Pământului.

Cea mai faimoasă peridolie asociată cu suprafața Planetei Roșii este așa-numita „Față de pe Marte”. Relieful arăta foarte mult ca o față umană când prima imagine a unei anumite zone a fost făcută de nava spațială Viking I în 1976. Mulți oameni la acea vreme considerau această imagine o dovadă reală a existenței vieții inteligente pe Marte. Fotografiile ulterioare au arătat că acesta este doar un joc de iluminare și fantezie umană.

Ca și alte planete terestre, în interiorul lui Marte se disting trei straturi: scoarța, mantaua și miezul.
Deși nu s-au făcut încă măsurători exacte, oamenii de știință au făcut anumite predicții cu privire la grosimea crustei marțiane pe baza datelor privind adâncimea Văii Mariner. Sistemul profund și vast al văii, situat în emisfera sudică, nu ar putea exista dacă crusta lui Marte nu ar fi mult mai groasă decât pământul. Estimările preliminare indică faptul că grosimea crustei marțiane în emisfera nordică este de aproximativ 35 de kilometri și de aproximativ 80 de kilometri în sud.

Destul de multe cercetări au fost dedicate miezului lui Marte, în special, pentru a afla dacă acesta este solid sau lichid. Unele teorii au indicat absența unui câmp magnetic suficient de puternic ca semn al unui nucleu solid. Cu toate acestea, în ultimul deceniu, ipoteza că miezul lui Marte este lichid, cel puțin parțial, câștigă din ce în ce mai multă popularitate. Acest lucru a fost indicat de descoperirea unor roci magnetizate pe suprafața planetei, ceea ce poate fi un semn că Marte are sau a avut un nucleu lichid.

Orbită și rotație

Orbita lui Marte este notabilă din trei motive. În primul rând, excentricitatea sa este a doua ca mărime dintre toate planetele, doar Mercur este mai mic. Pe această orbită eliptică, periheliul lui Marte este de 2,07 x 108 kilometri, mult mai departe decât afeliul său, 2,49 x 108 kilometri.

În al doilea rând, dovezile științifice sugerează că așa grad înalt excentricitatea a fost departe de a fi întotdeauna prezentă și, poate, a fost mai mică decât cea a Pământului la un moment dat din istoria existenței lui Marte. Motivul acestei schimbări, oamenii de știință numesc forțele gravitaționale ale planetelor vecine care afectează Marte.

În al treilea rând, dintre toate planetele terestre, Marte este singura pe care anul durează mai mult decât pe Pământ. Desigur, acest lucru este legat de distanța sa orbitală față de Soare. Un an marțian este egal cu aproape 686 de zile pământești. O zi marțiană durează aproximativ 24 de ore și 40 de minute, care este timpul necesar planetei pentru a finaliza o revoluție completă pe axa sa.

O altă asemănare notabilă între planetă și Pământ este înclinarea sa axială, care este de aproximativ 25°. Această caracteristică indică faptul că anotimpurile de pe Planeta Roșie se succed exact în același mod ca pe Pământ. Cu toate acestea, emisferele lui Marte experimentează regimuri de temperatură complet diferite pentru fiecare anotimp, diferite de cele de pe Pământ. Acest lucru se datorează din nou excentricității mult mai mari a orbitei planetei.

SpaceX și intenționează să colonizeze Marte

Așa că știm că SpaceX vrea să trimită oameni pe Marte în 2024, dar prima lor misiune marțiană va fi lansarea capsulei Red Dragon în 2018. Ce pași va face compania pentru a atinge acest obiectiv?

• anul 2018. Lansarea sondei spațiale Red Dragon pentru a demonstra tehnologia. Scopul misiunii este de a ajunge pe Marte și de a face niște sondaje pe locul de aterizare la scară mică. Posibil o provizie Informații suplimentare pentru NASA sau agențiile spațiale din alte state.
• 2020 lansa nava spatiala Mars Colonial Transporter MCT1 (fără pilot). Scopul misiunii este de a trimite mărfuri și de a returna mostre. Demonstrații la scară largă de tehnologie pentru locuire, susținere a vieții, energie.
• 2022 Lansarea navei spațiale Mars Colonial Transporter MCT2 (fără pilot). A doua iterație a MCT. În acest moment, MCT1 se va întoarce pe Pământ, purtând mostre marțiane. MCT2 furnizează echipamente pentru primul zbor cu echipaj. Nava MCT2 va fi gata de lansare de îndată ce echipajul va ajunge pe Planeta Roșie în 2 ani. În cazul unor probleme (ca în filmul „Marțianul”), echipa îl va putea folosi pentru a părăsi planeta.
• 2024 A treia iterație a Mars Colonial Transporter MCT3 și primul zbor cu echipaj. La acel moment, toate tehnologiile își vor dovedi performanța, MCT1 va face o călătorie pe Marte și înapoi, iar MCT2 este gata și testat pe Marte.

Marte este a patra planetă de la Soare și ultima dintre planetele terestre. Distanța de la Soare este de aproximativ 227.940.000 de kilometri.

Planeta poartă numele lui Marte, zeul roman al războiului. El era cunoscut grecilor antici ca Ares. Se crede că Marte a primit o astfel de asociere din cauza culorii roșu-sânge a planetei. Datorită culorii sale, planeta era cunoscută și altor culturi antice. Primii astronomi chinezi l-au numit pe Marte „Steaua de foc”, iar preoții egipteni antici l-au desemnat drept „Desherul ei”, care înseamnă „roșu”.

Masa de sol de pe Marte este foarte asemănătoare cu cea de pe Pământ. În ciuda faptului că Marte ocupă doar 15% din volumul și 10% din masa Pământului, are o masă terestră comparabilă cu planeta noastră ca urmare a faptului că apa acoperă aproximativ 70% din suprafața Pământului. În același timp, gravitația de suprafață a lui Marte este de aproximativ 37% din gravitația de pe Pământ. Asta înseamnă că teoretic poți sări de trei ori mai sus pe Marte decât pe Pământ.

Doar 16 din 39 de misiuni pe Marte au avut succes. De la misiunea Mars 1960A lansată în URSS în 1960, un total de 39 de orbitere și rovere de coborâre au fost trimise pe Marte, dar doar 16 dintre aceste misiuni au avut succes. În 2016, o sondă a fost lansată în cadrul misiunii ruso-europene ExoMars, ale cărei obiective principale vor fi căutarea semnelor de viață pe Marte, studierea suprafeței și topografia planetei și cartografierea potențialelor pericole de la mediu inconjurator pentru viitoarele misiuni cu echipaj pe Marte.

Pe Pământ au fost găsite resturi de pe Marte. Se crede că urme ale unora dintre atmosfera marțiană au fost găsite în meteoriții care au sărit de pe planetă. După ce au părăsit Marte, acești meteoriți pentru o lungă perioadă de timp, timp de milioane de ani, au zburat în jurul sistemului solar printre alte obiecte și resturi spațiale, dar au fost capturate de gravitația planetei noastre, au căzut în atmosfera ei și s-au prăbușit la suprafață. Studiul acestor materiale a permis oamenilor de știință să învețe multe despre Marte chiar înainte de începerea zboruri spatiale.

În trecutul recent, oamenii erau convinși că Marte adăpostește o viață inteligentă. Acest lucru a fost influențat în mare măsură de descoperirea liniilor drepte și a șanțurilor de pe suprafața Planetei Roșii de către astronomul italian Giovanni Schiaparelli. El credea că astfel de linii drepte nu pot fi create de natură și sunt rezultatul activității inteligente. Cu toate acestea, s-a dovedit mai târziu că aceasta nu era altceva decât o iluzie optică.

Cel mai înalt munte planetar cunoscut din sistemul solar se află pe Marte. Se numește Olympus Mons (Muntele Olimp) și se înalță la 21 de kilometri. Se crede că acesta este un vulcan care s-a format cu miliarde de ani în urmă. Oamenii de știință au găsit suficiente dovezi că vârsta lavei vulcanice a obiectului este destul de mică, ceea ce poate fi o dovadă că Muntele Olimp poate fi încă activ. Cu toate acestea, există un munte în sistemul solar căruia Olimpul este inferior ca înălțime - acesta este vârful central al Reyasilvia, situat pe asteroidul Vesta, a cărui înălțime este de 22 de kilometri.

Furtunile de praf au loc pe Marte - cele mai extinse din sistemul solar. Acest lucru se datorează formei eliptice a traiectoriei orbitei planetei în jurul Soarelui. Calea orbitei este mai alungită decât cea a multor alte planete, iar această formă ovală a orbitei are ca rezultat furtuni feroce de praf care cuprind întreaga planetă și pot dura mai multe luni.

Soarele pare să aibă aproximativ jumătate din dimensiunea vizuală a Pământului când este privit de pe Marte. Când Marte este cel mai aproape de Soare pe orbita sa, iar emisfera sa sudică este îndreptată spre Soare, planeta experimentează o vară foarte scurtă, dar incredibil de caldă. În același timp, în emisfera nordică se instalează o iarnă scurtă, dar rece. Când planeta este mai departe de Soare și îndreptată spre ea de către emisfera nordică, Marte experimentează o vară lungă și blândă. În același timp, în emisfera sudică se instalează o iarnă lungă.

Cu excepția Pământului, oamenii de știință consideră Marte cea mai potrivită planetă pentru viață. Agențiile spațiale de vârf planifică o serie de zboruri spațiale în următorul deceniu pentru a afla dacă Marte are potențialul de a exista viață și dacă este posibil să se construiască o colonie pe el.

Marțienii și extratereștrii de pe Marte au fost de multă vreme principalii candidați pentru rolul de extratereștri extratereștri, ceea ce a făcut din Marte una dintre cele mai populare planete din sistemul solar.

Marte este singura planetă din sistem, în afară de Pământ, care are gheață polară. A fost descoperită apă solidă sub calotele polare ale lui Marte.

La fel ca pe Pământ, Marte are anotimpuri, dar durează de două ori mai mult. Acest lucru se datorează faptului că Marte este înclinat pe axa sa cu aproximativ 25,19 grade, ceea ce este aproape de înclinarea axială a Pământului (22,5 grade).

Marte nu are câmp magnetic. Unii oameni de știință cred că a existat pe planetă în urmă cu aproximativ 4 miliarde de ani.

Cele două luni ale lui Marte, Phobos și Deimos, au fost descrise în Călătoriile lui Gulliver de autorul Jonathan Swift. Aceasta a fost cu 151 de ani înainte de a fi descoperite.