Атмосфера Марса, ее особенности, структура и химический состав

Атмосфера Марса значительно тоньше, чем у Земли. Ее высота равна 11 км, что составляет примерно 9-10% от земной. Это вызвано слабой силой притяжения на планете, неспособной удержать более широкий слой газа. Малая толщина и плотность атмосферы вызывает такие воздушные явления, каких нельзя застать на Земле.

Химически атмосфера состоит в основном из углекислого газа.

Плотность атмосферы также очень мала: более чем в 61 раз меньше средней плотности на Земле.

Из-за своих свойств атмосфера постоянно подвергается воздействию солнечного ветра, теряя вещество и рассеиваясь быстрее, чем на других планетах. Этот процесс называется диссипацией. Это связано с тем, что магнитное поле у планеты Марс отсутствует.

Из чего состоит атмосфера Марса?

Ныне климат Марса суров и отвергает даже возможность обитания здесь живых существ. Марсианская погода формируется множеством факторов, среди которых цикличный рост и таяние ледяных шапок, водяные пары в атмосфере и сезонные пылевых бури. Порой, гигантские пылевые бури охватывают сразу всю планету и могут длиться месяцами, окрашивая небо в густой красный цвет.

Атмосфера Марса примерно в 100 раз тоньше, чем у Земли, а на 95 процентов состоит углекислого газа. Точный состав марсианской атмосферы таков:

• Углекислый газ: 95,32 %
• Азот: 2,7 %
• Аргон: 1,6 %
• Кислород: 0,13 %
• Окись углерода: 0,08 %

Кроме того, в незначительных количествах встречаются: вода, оксиды азота, неон, тяжелый водород, криптон и ксенон.

Как возникла атмосфера Марса? Так же, как и на Земле — в результате дегазации — выхода газов из недр планеты. Однако сила тяжести на Марсе значительно меньше, чем на Земле, поэтому большая часть газов улетучивается в мировое пространство, и лишь незначительная их часть способна удержаться вокруг планеты.

Строение и количественный состав

Атмосфера Марса включает в себя 4 базовых слоя:

• нижний (он представляет собой тёплую область, на которой царит температурный режим, составляющий 210 К, нагревание происходит преимущественно от пыли и теплового излучения);
• средний (этот слой напоминает Землю – как по температуре, так и по давлению);
• верхний (нагревание происходит от солнечного ветра, а температура значительно выше, чем на поверхности);
• экзосфера (начало её наблюдается в 200 км от поверхности планеты, а какие-либо четкие границы отсутствуют).

Невзирая на большую разрежённость воздуха, концентрация углекислого газового вещества на планете приблизительно в 23 раза выше, чем на Земле.

При этом количественный состав атмосферы Марса, если уточнить процентные показатели, является следующим:

• углерод (диоксид) – если говорить точно, содержание этого элемента составляет 95,32%;
• азот – его в составе 2,7%;
• аргон наполняет атмосферный состав «красной планеты» на 1,6%;
• кислород содержится в небольшом количестве, которое равно 0,13%;
• наряду с этим присутствует окись углерода, содержание которой – 0,07%;
• доли водяного пара и азотистого оксида соответственно составляют 0,03 и 0,0013%.

Такой состав атмосферы Марса делает планету непригодной для проживания живых организмов. Тем не менее учёные продолжают проводить исследования в поисках источников жизни.

Строение

Атмосфера делится на четыре основных слоя: нижний, средний, верхний и экзосфера. Нижние слои это теплая область (температура около 210 К). Она нагревается от пыли в воздухе (пыль 1,5 мкм в поперечнике) и теплового излучения от поверхности.

Следует учесть, что, несмотря на очень большую разрежённость, концентрация углекислого газа, в газовой оболочке планеты, примерно в 23 раза больше, чем в нашей. Поэтому, не такая уж и дружелюбная атмосфера Марса, нельзя дышать в ней не только людям, но и другим земным организмам.

Атмосфера планеты, рисунок

Средняя — похожа на Земную. Верхние слои атмосферы нагревается от солнечного ветра и там температура гораздо выше, чем на поверхности. Это тепло заставляет газ покидать газовую оболочку. Экзосфера начинается примерно в 200 км от поверхности и не имеет четкой границы. Как видите, распределение температуры по высоте, достаточно предсказуемо для планеты земной группы.

Пылевые смерчи

Пылевой смерч высотой 12 километров и 200 метров в диаметре

Если вы когда-либо были в пустынной местности, то видели крошечные пылевые смерчи, которые, как будто возникают из ниоткуда. Пылевые смерчи на Марсе немного более зловещи, чем на Земле. В сравнении с нашей, атмосфера краснйо планеты имеет плотность в 100 раз меньшую. Поэтому, смерчи больше похожи на торнадо, возвышающиеся на несколько километров в воздухе и имеющие сотни метров в поперечнике. Это отчасти объясняет то, что в сравнении с нашей планетой, атмосфера красная – пылевые бури и мелкодисперсная пыль из оксида железа. Также цвет газовой оболочки планеты может менять и на закате, когда садится Солнце, метан рассеивает голубую часть света сильнее чем остальные, поэтому закат на планете голубой.

Возникновение

Летом на Марсе температура может колебаться от -90°С ночью до 20°С днем. 110 градусов разницы создают условия, необходимые для возникновения пылевых смерчей. Смешение теплого и холодного воздуха основное условие, необходимое для формирования торнадо, происходят именно вблизи поверхности. Основным отличием является то, что атмосферное давление на Марсе значительно ниже, что позволяет буре развиваться более быстро и вырасти больше. Атмосфера днём сильнее прогревается, особенно на экваторе, но, не смотря на это, она не пригодна для жизни, в первую очередь из-за состава, а потом из-за низкого давления.

Формирование бурь

Формирование бури в атмосфере, по данным зонда NASA Mars Reconnaissance Orbiter

Давайте взглянем на то, что ученые думают об условиях внутри одной из этих бурь. Буря формируется быстро, и внезапно вы окажетесь не в состоянии видеть больше, чем несколько сантиметров перед собой. Ветер достигает 30 м/с, в кратчайшие сроки поднимает огромное количество оксида железа. Что еще хуже — трение пыли в воздухе создает электричество.

Поскольку не существует эрозии на поверхности Марса, Марсоходам удалось сфотографировать следы на поверхности планеты, которые были оставлены предыдущими смерчами.

Пылевые смерчи на Марсе будут серьезной проблемой для астронавтов, которым придется с ними столкнуться по прибытии на планету.

Пылевой смерч в кратера Гусева

Газовая оболочка создает большое количество препятствий для освоения человеком планеты. Это невозможность существования жидкой воды на поверхности и высокие уровни радиации.

Замечательно видео о пылевых смерчах