Подробное описание Марса. Часть 1 |
|
Поскольку Марс занимает некое среднее положение между Землей и Луной, сравним характеристики Марса с характеристиками этих планет. Любопытно, что размеры каждого последующего небесного тела вдвое меньше размеров предыдущего. Средний диаметр Марса составляет 6775 километров. Масса Марса почти в десять раз меньше массы Земли. Зная массу и средний радиус планеты легко можно определить ускорение свободного падения. Так, у поверхности Марса оно составляет 372 см/с2. Это примерно в три раза меньше земного. Такое же ускорение свободного падения на Меркурии. Взаимное положение Земли и Марса непрерывно меняется. Каждые 780 дней Марс находится в противостоянии с Землей. Его удаление от Земли (сближение) меняется от минимального (55 млн км) до максимального (102 млн км). Эти сближения называются противостояниями. В том случае, когда минимальное расстояние между Землей и Марсом не больше 60 миллионов километров, оно называется великим противостоянием. Орбита Марса в большей степени вытянута, чем орбита Земли. Эксцентриситет орбиты-эллипса Марса равен 0,093. Большая полуось орбиты Марса, а по сути, среднее расстояние Марса от Солнца, равна 228 миллионам километров. Величина эксцентриситета указывает на то, что действительное расстояние от Марса до Солнца может быть больше или меньше большой полуоси (то есть среднего расстояния между ними) на 21 миллион километров. На рисунке 30 показаны положения Марса относительно линии осеннего равноденствия во время разных сезонов в северном полушарии. Орбита Земли внутренняя, а орбита Марса внешняя. Поскольку сильно меняется удаление Марса от Солнца, то меняется и энергия Солнца, которая доходит до Марса. Энергия меняется как куб расстояния. Поэтому энергия, получаемая Марсом от Солнца, в два момента марсианского года отличается в 1,45 раза. На Земле такие изменения составляют всего 7 %. Удаление Земли от Солнца меняется всего на ±2,5 миллиона километров. Положение Марса весьма оригинально относительно других планет. Во-первых, он обращается вокруг Солнца не так, как все планеты, а в противоположном направлении (против хода часовой стрелки), если смотреть с северного полюса эклиптики. Марсианские сутки почти такие же, как земные (24 часа 39,5 минут). Зато год на Марсе почти вдвое длиннее земного. Он равен 687 юлианским или 669 марсианским солнечным суткам. Плоскость экватора Марса наклонена к плоскости его орбиты на 25°. У Земли этот угол равен 23,5°. Самое любопытное состоит в том, что на Марсе длительность года в северном и южном полушариях разная. Ведь любая планета движется по своей орбите с изменяющейся скоростью. Чем больше орбита вытянута, тем больше эти изменения. Планета обязана двигаться так, чтобы за равные промежутки времени описывать равные площади, образованные куском орбиты и радиусами в один и другой момент. Это установил еще Кеплер, и сейчас эта закономерность называется вторым законом Кеплера. При больших удалениях от Солнца планета может позволить себе двигаться медленно, свою площадь она набирает без труда. Когда она находится близко к Солнцу, ей приходится бежать очень быстро, чтобы набрать нужную площадь (такую же). Вполне естественно, что и температура на Марсе в разные сезоны различается сильно. Так, более короткое лето в южном полушарии примерно на 20 градусов теплее лета в северном полушарии Марса. Марс находится дальше от Солнца, чем Земля. Поэтому ему достается от Солнца меньше энергии. Примерно вдвое меньше (43 %). Поэтому климатические условия там очень суровые. Так, даже летом температура верхнего слоя грунта в полдень на северном тропике находится ниже нуля (от 0 до 20 °C). Температура в 5 °C характеризует «знойный» марсианский полдень летом. На широте тропика среднегодовая температура составляет – 43 °C, а минимальная – 90 °C (и ниже). Температура на планете зависит не только от того, сколько энергии планета получает от Солнца. Она зависит и от того, насколько умело планета расходует эту энергию. Энергия может использоваться на самой планете, а может частично или полностью уйти из планеты в космическое пространство. Реальная ситуация зависит прежде всего от двух вещей: как отражает энергию обратно в космос поверхность планеты и какая атмосфера у планеты. Например, у Земли в атмосфере имеется тепличная пленка в виде озонного слоя, благодаря которой солнечная энергия удерживается у Земли. У Марса дела в этом плане обстоят хуже. Его атмосфера очень разрежена и почти не препятствует уходу энергии вы космос. Кстати, не так давно, считалось, что на Марсе температура до +15 °C и даже до +30 °C для лета является характерной. Но прямые измерения показали, что она немного ниже, примерно на целых 30 °C. И только в экваториальном поясе Марса благодаря низкой отрицательной способности планеты (поверхность здесь темная) верхний слой грунта после полудня может прогреться до 0 °C или чуть-чуть больше. Но это грунт. А температура атмосферы все равно остается низкой. Раз атмосфера на Марсе разреженная, то, автоматически, и давление там низкое. Среднее атмосферное давление на поверхности Марса составляет 6, 1 мбар. Это в 160 раз меньше, чем на поверхности Земли ив 15 000 раз меньше, чем на Венере. Мы привыкли на Земле все отсчитывать от уровня моря, Мирового океана. Это и вершины гор, и дно океанов. На Марсе такого фиксированного естественного уровня нет. Но он был бы очень удобен. Поэтому специалисты привязали этот условный «нулевой» уровень к атмосферному давлению, равному среднему атмосферному давлению на поверхности Марса (6,1 мбар). От этого уровня идет отсчет и вверх и вниз. Почему именно 6,1 мбар? Потому что это давление соответствует тройной точке фазового состояния воды (лед – жидкость – пар). Это привязка к земным условиям. На Марсе уровень давления в 6, 1 мбар – это давление углекислого газа атмосферы. Водяного пара в атмосфере Марса ничтожно мало. Поэтому его частное (парциальное, партио – часть) давление очень мало. Как и на Земле, чем выше от поверхности Марса, тем холоднее. На определенной высоте замерзает даже углекислый газ атмосферы. Специалисты наблюдают на Марсе голубые облака, особенно в районе полюса и терминатора. Эти облака состоят из кристаллов замерзшей углекислоты. На Марсе бывают и облака из воды (водяного пара), но очень редко. В атмосфере Марса очень мало водяного пара, другими словами, она очень сухая. В самых иссушенных местах на Земле в воздухе водяного пара больше, чем в атмосфере Марса. Больше в сотни раз! В атмосфере Марса концентрация водяного пара по объему близка к 0,05 %. Правда, в определенных местах и в определенных условиях она может быть в десятки раз меньше. Атмосфера состоит из азота (2,5 %), аргона (1,6 %), кислорода (0,1-0,4 %), угарного газа (0,06 %), а также малого количества благородных газов. Это неон, криптон и ксенон. 95 % всей атмосферы (по объему) – это углекислый газ. Следует более подробно поговорить о кратерах Марса, а также о его вулканах. Имеются кратеры двух типов (по происхождению). Одни образовались под действием (в результате ударов) метеоритов, а другие являются результатом деятельности вулканов. Мы не будем описывать все кратеры Марса. Здесь фактического материала очень много, и можно описать кратеры очень подробно. Но это не нужно. Важно уловить саму суть. Все остальное можно найти в соответствующих справочниках. В диаметре кратеры занимают сотни километров. На рисунках 31 и 32 показаны два древних кратера диаметром около 80 км. От них осталось только большое темное дно. Эти два кратера показаны у среза снимка выше его центра. Ниже видны большие кратеры. Поверхность здесь покрыта камнями и грубыми обломками скал. Старые кратеры постепенно сглаживаются. Многие из них сильно разрушены и видны как темный или светлый круг. По сути, кратеры такие же, как и на Луне. У них есть кольцевой вал. У некоторых просматривается центральная горка. Но различие все же имеется. Кратеры на Марсе в среднем вдвое меньше в диаметре, чем на Луне. Это и понятно: меньше сила гравитационного притяжения, меньше удар, а значит, меньше и образовавшаяся воронка. Таким образом, на Марсе кратеры меньше по размерам, чем на Луне. На фото их больше (на единицу площади). Это и понятно, поскольку пояс астероидов (малых планет) ближе к Марсу, чем к Луне. Именно эти небесные тела были источником метеоритной бомбардировки поверхности планет. Это бомбардирование имело место не только на ранней стадии формирования планет, но и в более позднее время. Этот процесс образования кратеров полностью не прекратился и в наше время. Космические аппараты на Марсе зарегистрировали очень даже свежие образования из семейства кратеров. Кратеры расположены на поверхности Марса отнюдь не равномерно. Экваториальные районы испещрены кратерами. В северной полярной шапке их мало. На юге они видны до самого полюса. На Марсе есть горы и равнины. Равнины расположены среди кратеров. Одна из них равнина Аргир. В поперечнике она достигает 900 километров. Собственно, она представляет собой типичное кратерное море. Таких «морей» много на Луне. Другая равнина Эллада еще протяженнее: 1600 километров в одном направлении и 2000 километров в другом. Дно этой равнины нельзя назвать ровным. На этих же долготах имеются еще две равнины: Большой Сирт и равнина Исиды. Последняя к востоку переходит в равнину Элюзий, а к северу – в равнину Утотя. На долготе долины Аргир находится долина Ацидалийская. К югу она переходит в долину Хриса. Равниной представляет собой и местность вокруг южного полюса. Северный полюс Марса окружен огромной Великой Северной равниной. На этой полярной равнине есть много мелких кратеров. Один из них (побольше) назван именем Ломоносова. Представляет интерес и долина Маринера. Она находится к северо-западу от долины Аргир. Эта долина весьма своеобразная. Она фактически представляет собой гигантский каньон. Общая длина каньона достигает 4,5 тысячи километров. Глубина этого огромного каньона достигает 2-3 километров, а в некоторых местах и того больше. Семейство гигантских вулканов Фарсида состоит из трех вулканических конусов, горы Аскрийской, горы Павлины и горы Арсия. Горы на Марсе значительно выше, чем на Земле, выше 20 километров. К северо-западу от этих гор находится очень высокая гора Олимп. О масштабе марсианских гор можно судить по рисунку 34, на котором сравниваются марсианская гора Олимп и высочайшая вершина Земли Эверест. Вершина горы Олимп является вулканической. Эти вулканы потухшие. На вершинах всех четырех гор располагаются вулканические кальдеры огромных размеров. Одна из таких огромных кальдер показана на рисунке 35. Возраст ее достигает нескольких сотен миллионов лет. Эта кальдера находится на вершине горы Арсия, которая является самой южной из гор. Диаметр этой кальдеры впечатляет, он достигает 130 километров. Что же касается горы Олимп, то она является потухшим вулканом. Тип вулкана – щитовой. Это особые вулканы, лава которых отличается жидкой консистенцией. При извержениях вулканов лава растекается на большие расстояния. Поэтому склоны такого вулкана очень пологие. Можно себе представить гору-вулкан, диаметр которой в основном достигает 600 километров. В земных условиях – нет. На Марсе это реальность. Остальные три вулкана-гиганта в области Фарсида меньше Олимпа по высоте, но сами они находятся на возвышенности, которая приподнимает их на 3-5 километров. Полагают, что эти вулканы начали активно жить примерно полтора миллиарда лет назад. Олимп настолько огромен, что его наблюдали с Земли еще в прошлом столетии. Тогда это зрелище получило название «Снега Олимпа». Название было дано светлому образованию круглой формы и неясного происхождения. Но сейчас мы знаем, что это 1000-километровое кольцо облаков, которое часто опоясывает высочайший вулканический конус. До сих пор на Марсе не обнаружено ни одного действующего вулкана. Что касается равнин Марса, на которых нет кратеров, то они покрыты толстым слоем застывшей лавы. Сквозь трещины в коре планеты выделялись потоки лавы. Они заполняли низины. Одновременно лава в огромных количествах текла с вершин вулканов. При извержении выбрасывались тучи пепла. Они ветром разносились по всей планете. Хотя плотность атмосферы на Марсе мала, ветер делает свое разрушающее дело. Следы ветровой эрозии видны везде. Ветры на дне кратеров насыпают песчаные дюны. Сила ветра на Марсе значительна. Ведь она определяется не только плотностью атмосферного газа (она невелика), но и скоростью ветра (она огромна). Сила ветра зависит от скорости во второй степени. Скорость увеличивается от 2 до 3 м/с, а сила его возрастает от 22=4 до 32=9. Регулярные местные ветры создают весьма устойчивые крупномасштабные полосы и характерные эоловы венцы. Эти полосы простираются вдоль плоскогорья и достигают 500 километров в направлении дующих непрерывно ветров. Здесь ветром создаются поля барханов, которые вытянуты вдоль плоскогорья. Окраска поверхности Марса создается присутствием гидратов окислов железа. Они образуют слой красной пудры на зернах силикатного песка. Этот песок является основной составляющей поверхности планеты. Примерно десятую часть составляет примесь гидратов железа. Возможно, имеются и примеси других пород. Во всяком случае большая часть поверхности Марса представляет собой мелкий красный песок, из которого выдвигаются бесчисленные камни. Но красный песок покрывает частично даже камни. Песчинки очень мелки, всего 1 – 5мкм (микрометров). Широко известны пылевые бури на Марсе. Есть ветер, и есть пыль. В результате получаются пылевые бури. Полагают, что когда буря затихает, то осевшие песчинки (практически пылинки) слипаются в комочки. Размер их достигает одного миллиметра. Когда сухие пылинки (песчинки) трутся друг о друга, они электризуются. Имея электрический заряд, они очень легко слипаются. Но при этом действуют не только электрические силы. На частицах может намерзать водяной иней или иней углекислоты. Естественно, что при этом они увеличиваются. Ясно одно: поверхность Марса составляют пыль, песок, камни и в некоторых местах скалы. Это не домыслы, а документированные данные, полученные с помощью космических аппаратов. Мы уже упоминали о каньонах. Добавим еще несколько слов. Самым большим каньоном на Марсе является долина Маринера. Его длина 4500 километров, а глубина 5-7 километров. На дне каньона атмосферное давление вдвое больше, чем на нулевом уровне. Оно составляет 12 мбар. По сторонам каньона имеется развитая система «притоков». Это своего рода овраги. Западная оконечность этого огромного района переходит в лабиринт Ночи. Это разветвленная система тре-щин в поверхности планеты. Каждая трещина достигает 30 километров в ширину. Система трещин охватывает обширный район Марса. Протяженность района достигает 100 километров. Полагают, что система трещин образовалась в результате действия подпочвенных явлений. Не исключают и процессы, связанные с таянием вечной мерзлоты. Особого внимания заслуживает туман, который покрывает долину Маринера по утрам, а иногда и к вечеру. Порой туман настолько плотный, что космические аппараты не могут «просматривать» марсианскую поверхность. Главным является вопрос образования каньона. Конечно, это не канал, и выброшенного грунта нигде нет. Ясно одно, что если тектоника Земли состоит из отдельных плит (это мы рассмотрели в книге «Озонные дыры»), то вся кора Марса всегда двигалась как единая плита. Самый главный каньон Марса начал формироваться примерно около 3 миллиардов лет назад. Каньон в долине Маринера, видимо, образовался так. Голова каньона (лабиринт Ночи) является результатом разрушения поверхности, которое продолжается. На склоне каньона видны слои пыли, лавы и вулканического пепла. Общая толщина слоя достигает 2 километров. Каньон – это своего рода разрез, причем на большую глубину. Из таких разрезов можно получить ценную информацию о строении и составе грунта на разных глубинах. Космические аппараты фотографировали оползни, которые проходят через метеоритные кратеры, пересекают друг друга и растекаются по дну. Получены снимки, на которых на склонах, на языках оползня видны несколько метеоритных кратеров диаметром в несколько сотен метров. Возраст оползней солидный. Полосы на языках оползней дают представление о направлении движения грунта. Полосы же на дне каньона дают информацию о направлении ветров. Значительные области на поверхности Марса покрыты грунтом, который в древности переработан многократными ударами. Специалисты этот грунт называют реголитом. Воды на Марсе очень мало (даже в виде водяного пара). Там не менее у специалистов есть основание предположить, что каньоны образовались потоками воды. Удивляться не надо. Космические аппараты сфотографировали на Марсе русла высохших рек. В долине реки Нергал (верхняя часть рисунка) реки как таковой нет, есть только высохшее русло. Протяженность этого русла 400 километров. Мало того, рельеф местности позволяет заключить, что река Нергал впадала в огромное водохранилище. Обмеление этих и других рек происходило постепенно. Видимо, на планете менялись условия. Но куда исчезала вода и, вообще, откуда она бралась в более ранний период? Анализ всех данных, полученных с помощью космических аппаратов, позволяет нарисовать следующую картину. Еще до того как космические аппараты высадились на Марсе, большинство специалистов сходилbсь на том, что так называемые шапки Марса представляют собой не что иное, как лед, то есть замерpшую воду. Прямые измерения на Марсе показали, что температура зимней полярной шапки практически совпадает с температурой конденсации углекислого газа при марсианских давлениях: 148 К или – 125 °C. Это наводит на мысль, что полярные шапки Марса могут состоять из замерзшего углекислого газа. Это значит, что, когда наступают зимние холода, в районе полярных шапок атмосферный газ конденсируется и выпадает в виде снега из углекислого газа. Толщина такого снежного покрова не больше 10 сантиметров. Но площадь шапок большая – от полюса до широты 55° и ниже. Когда наступает весна, этот снег тает и остается не тронутым теплом только в небольшой центральной области. Эта область невелика, всего 500-700 километров. Она покрыта снегом не из углекислого газа, а из воды. То есть это настоящий снег. Дело в том, что летом в этой области температура такая, при которой снег из углекислого газа обязан растаять. Правда, часть этого углекислого снега все же сохраняется и летом. Поэтому реальная картина такая: в полярных шапках имеются многочисленные слои обычного льда из воды вперемежку с напластованиями пыли и льда из СО2. Полная толщина этого хранилища достигает нескольких километров. Мы уже говорили о том, что южное и северное полушария (а значит, и полярные шапки) на Марсе находятся в неравноправных условиях. Поэтому не должно удивлять, что северная полярная шапка Марса (размер ее больше, чем размер южной шапки) состоит главным образом из водяного льда, тогда как в южной шапке преобладает лед из углекислого газа. Здесь основным регулятором выступает температура. В южном и северном полушарии сезонные температуры отличаются. Длительность сезонов в разных полушариях Марса также неодинакова. |
Случайные фотографии:
Статьи:
Видео:
Последние новости:
| Туманность Улитка от CFHT |
| Ио вращается |
| Самолет на фоне Солнца |
| Ночной странник по имени «Гершель» |
| Солнечный свет на кольцах Сатурна |
Видео:
 | Пыль на ветру |
| Три цвета Вселенной |
| Анимация процесса полета космического корабля |
Последние новости:
| Зонд НАСА рассмотрел ледяные горы на поверхности Плутона |
| На Землю надвигается сильный метеоритный дождь |
| NASA создаст роботов для ремонта и дозаправки спутников |
| Россия и Япония совместно построят космический телескоп |
|
WalkInSpace.Ru Правила: «Путешествие в космос» © 2024 Использование материалов допускается при условии указания авторства WalkInSpace.ru и активной ссылки на www.WalkInSpace.ru. |
|