Марс — четвертая планета от Солнца

Марс — четвертая планета от Солнца

Cosmos Agency • Планеты • Марс — четвертая планета от Солнца

Если Вы любите планировать путешествия, смело вносите Марс в свой список mustvisit, ведь первые люди смогут отправиться туда уже в следующем десятилетии. А пока решаются технические моменты, советуем подробнее узнать о месте назначения.

Марс (планета)

Планета Марс получила имя древнеримского бога войны из-за ее кроваво-красного цвета. Согласно представлениям древних римлян, Марс постоянно жаждет крови и разрушения, хотя не чуждо ему и созидание, а потому в астрологии планета Марс покровительствует «людям крови» — воинам и врачам.

Расстояние до Марса

Какое расстояние от Земли до Марса? Чтобы уяснить этот вопрос, нужно помнить, что планеты вращаются вокруг Солнца каждая по своей орбите. И, следовательно, расстояние между ними меняется в зависимости от расположения планет по отношению к Солнцу. Минимальное расстояние от Земли до Марса составляет 55,76 млн. км. (когда Земля находится точно между Солнцем и Марсом), максимальное — около 401 млн. км (когда Солнце находится точно между Землёй и Марсом).

Сколько лететь до Марса?

Так как минимальное расстояние от Земли до Марса составляет около всего 56 млн. км, а скорость космического корабля более 20 тыс. км/час, то можно ожидать, что полет займет около 115 дней. Однако, прямое движение невозможно, т.к. планеты вращаются вокруг Солнца и взаимоположение Марса и Земли постоянно изменяется. Поэтому космический корабль, стартовавший с Земли, по спирали приближается к планете и выходит на ее орбиту. Таким образом, лететь до Марса придется от 150-300 дней, в зависимости от скорости запуска, положения планет и веса корабля. Частный проект Mars One, намеренный основать первую колонию на Марсе к 2025 году, заявляет, что полет займет 7-8 месяцев, как минимум 210 дней, в зависимости от взаимного расположения Земли и Марса.

Астрономия Марса

Марс является четвертой по счету от Солнца планетой нашей системы. Его орбита удалена от звезды в среднем на 227,9 млн км, т.е. он расположен в 1,52 раза дальше от Солнца, чем Земля. Марс можно считать одной из ближайших к Земле планет, поскольку минимальное расстояние от него до Земли составляет примерно 56 млн км, что равняется 1/3 а.е. Благодаря столь близкому расположению Марса его поверхность относительно хорошо просматривается даже в слабые телескопы. Удовлетворительная видимость марсианского диска, в свою очередь, позволила ученым измерить угловые размеры красной планеты и с высокой точностью вычислить ее линейный экваториальный диаметр. Он оказался равен 6772 км, что составляет приблизительно 0,533 диаметра Земли. Объем Марса равняется 0,15 земного, а средняя плотность вещества — 0,72 земного (3,95 г/см3). Масса красной планеты насчитывает 643 квинтиллионов т, т.е. примерно 0,107 — 0,108 земной массы.

Вращение Марса вокруг Солнца направлено в ту же сторону, что и вращением Земли. Полный оборот на орбите осуществляется за 687 земных суток, это составляет 1,9 земного года. Скорость орбитального передвижения Марса равняется 24,11 км/с. Полный поворот планеты вокруг собственной оси занимает 24 ч 39 мин. 29 с, т.е. длиннее земного на 39,5 мин. Год на Марсе равен 668 дням (марсианским суткам).

Марс совершает полный оборот вокруг Солнца за 1 земной год и 10,5 месяцев. При этом и красная планета, и Земля движутся в одну и ту же сторону. Каждые 2 года 50 суток наша планета обгоняет Марс.

Оба тела выстраиваются по одну сторону от Солнца как бы на прямой линии. Это положение Марса по отношению к Земле называется астрономами противостоянием. Великим противостоянием Земли и Марса принято называть такое взаимное положение планет, когда расстояние между ними минимально (56 млн км.).

Удаленность от Солнца послужила причиной того, что планета получает в 2,3 раза меньше тепла, чем Земля. Из-за этого на Марсе невозможно найти какие-либо водоемы. Нет на красной планете и привычной землянам смены времен года с зимними морозами и снегопадами, с летним зноем, с осенними дождями. Однако смена сезонов все-таки происходит. Угол наклона оси вращения у Марса почти равен земному и составляет 24,93 градуса (у Земли наклон оси составляет 24,43 градуса).

Такой наклон по отношению к Солнцу приводит к поясному распределению солнечной радиации. На Марсе имеются два холодных, полярных пояса, два умеренных и один жаркий — тропический. По этой причине наблюдается смена времен года, причем каждый сезон превышает по продолжительности соответствующий земной почти в 2 раза. Сезоны различаются температурами и ветровым режимом.

В телескопы можно наблюдать на поверхности Марса крупные топографические объекты, являющие собой области разных цветовых оттенков. Эти области внешне напоминают цветные пятна различной величины. Наиболее крупные светло-желтые участки получили название материков, большие темные участки были названы морями, а небольшие темные пятна астрономы окрестили озерами и оазисами. Конечно, настоящих оазисов, озер и морей на Марсе не существует.

Астрономические наблюдения за поверхностью красной планеты некогда порождали многочисленные скороспелые спекуляции. Два наиболее сенсационных открытия связаны с безуспешными поисками жизни на Марсе. Во время летнего таяния ледяных шапок еще в начале XX в. астрономами были зафиксированы изменения форм морей, озер и оазисов, изменения форм окраски этих участков. Возникли предположения, что происходит расцвет марсианской растительности, занимающей темные пятна. Последующие исследования опровергли эту интересную гипотезу. В действительности астрономы наблюдают перемещение больших масс песка и пыли сезонными ветрами.

Итальянский астроном Дж. Скиапарелли открыл в 1877 г. сеть контрастно-темных линий на поверхности Марса и назвал их проливами. По-итальянски это слово выглядит как каналы, а поскольку каналами принято называть искусственные сооружения, то возникла гипотеза о существовании марсиан, создавших всепланетную ирригационную систему. Но и это оказалось ошибкой. Каналов на Марсе не существует, там нет даже увиденных Скиапарелли проливов. Последние оказались воображаемым рисунком, в который сливались отдельные соседние линии и пятна, представляющие собой мелкие формы рельефа. Мнимый рисунок был отчетливо рассмотрен в более сильные телескопы.

Магнитное поле. Атмосфера. Температура на Марсе

Сведения о магнитосфере, атмосфере и рельефе Марса были собраны в результате длительных астрофизических исследований. Магнитное поле Марса в 500 раз слабее земного, оттого обнаружено оно было не сразу. Полярность магнитного поля противоположна земной.

Над дневной стороной Марса магнитное поле достигает 2000 км от поверхности, на обратной, ночной — 9500 км. Атмосфера Красной планеты сильно разряжена и составляет по плотности 0,01 земной. Паров воды в атмосфере крайне мало (0,01%). Если вся влага воздуха сконденсируется и осядет на поверхность красной планеты, то толщина слоя составит 0,1 мм. По причине малого содержания водяных паров марсианская атмосфера не способна удерживать солнечное тепло, полученное за день, хотя на экваторе поверхность Марса в теплое время года разогревается до плюс 25 °С. Накопленное тепло растрачивается в ночное время, распыляясь в мировое пространство.

Температура атмосферы на Марсе с высотой быстро понижается. Понятие «воздух» в отношении состава атмосферы Марса чисто условно, поскольку химически ее газовая смесь не соответствует земному воздуху. Марсианский воздух на 95% сложен углекислым газом, менее 3% составляет азот, около 2% аргон. Эти три основных вещества образуют воздушную оболочку планеты. К ним добавляются в малом количестве озон, криптон, ксенон, оксид углерода.

Кислород занимает в этой смеси 0,3%, т.е. стоит приблизительно на 4 месте после основных газов. В прежние археологические эпохи количество кислорода в атмосфере Марса достигало 0,1% — так называемой «точки Пастера». Это косвенно свидетельствует о возможности развития разнообразных форм жизни и даже о начале фотосинтеза. Сокращение количества кислорода было вызвано химическими процессами в масштабах всей планеты.

В первую очередь к ним относится активное окисление железа в горных породах, а также «выдувание» кислородных молекул из верхних слоев атмосферы космическими излучениями. Сила тяжести Марса невелика, поэтому космические лучи могут сообщать молекулам газа скорость, достаточную для преодоления марсианской гравитации.

Температуры на поверхности планеты крайне низки, среднегодовая составляет 70 °С ниже нуля. На экваторе в летний сезон температура повышается в дневное время суток до плюс 20-25 °С, однако, уже ночью она опускается ниже минус 10 °С и в предрассветный час нередко равняется минус 90 С. Полярные широты, занимающие пространство выше 65 градуса, покрыты ледяными шапками, которые летом интенсивно тают, сокращаясь в размерах. Таяние ледников хорошо заметно в телескопы с Земли.
Зимой область вечных снегов захватывает умеренные широты: полярные шапки спускаются до 40-й параллели. Температура поверхности в полярной зоне зимой понижается до минус 120 °С.

Средняя температура льда полярной шапки, измеренная «Викингом-2» равняется 67,7 С ниже нуля. Стало быть, ледники состоят из замерзшей воды, а не из углекислоты, как полагали ранее, поскольку температура шапки из «сухого льда» была бы не выше минус 123 °С. Воду, кроме того, приборы зафиксировали в виде туманообразных испарений, поднимающихся из трещин в грунте на рассвете.

Почему Марс красный

Марсианский грунт состоит из известных ученым химических элементов, которые ожидали обнаружить в коре планеты: алюминия (5%), брома, ванадия (3%), галлия, железа (13%), кальция (6%), кобальта (6%), кремния (20%), марганца (7%), меди (0,5%), молибдена (0,5%), мышьяка, никеля, ниобия, стронция, титана (1%), фосфора (10%), хрома (5%), цинка, циркония (не отмечены элементы, содержание которых не выше сотых долей процента).

Как мы видим, в грунте Марса содержится много железа, а вернее окиси железа, что и придает красный цвет поверхности Марса. Другими словами, почва Марса содержит очень много ржавчины. Так что если вы хотите воочию посмотреть, какого цвета Марс, то полюбуйтесь на старую ржавую чугунную сковородку. Ветер гонит частицы марсианской почвы по поверхности планеты, покрывая серые вулканические скалы слоем ржавчины. «Пыльные дьяволы» — бешено крутящиеся торнадо — взметают почвенную пыль в атмосферу. Ярость марсианских бурь зачастую превосходит все мыслимые пределы, окутывая всю планету непроницаемым красным облаком. Даже в спокойную погоду некоторое количество пыли постоянно находится в атмосфере Марса, что придает небу красноватый цвет.

Поверхность Марса

Кора Марса, формировалась в течение миллионов лет под влиянием внутренних сил. На красной планете фотосъемка выявила много потухших вулканов, относящихся к четырем эпохам вулканизма. Это крупные кратеры до 200 км диаметром и высокие конусы. Вокруг жерл, на вершинах и склонах таких гор сохранились застывшие потоки базальтовой лавы.

Самые высокие вулканические горы находятся в северном полушарии Марса. Среди них — вторая по высоте гора Солнечной системы. Это вулкан Олимп, возвышающийся над окружающей его местностью на 21 км. Диаметр основания гиганта достигает около 600 км. Помимо вулканов, имеются протяженные горные гряды с отдельными пиками до 15 км высотой. Также к формам рельефа вулканического происхождения относятся небольшие базальтовые скалы, глыбы и камни, выступающие над песчаными равнинами. Другим доказательством активности марсианских недр в прошлом служат многочисленные тектонические разломы коры. Самый большой из них расположен вблизи экватора и называется долиной Маринера. Он протянулся с запада на восток на 4000 км. Это всего на 1000 км меньше протяженности Сибири с запада на восток.

Современные формы рельефа и топографические объекты являются преимущественно результатом выветривания. Это пустынные равнины, занятые эоловыми отложениями (песчаными наносами) или дюнами. Встречаются крупные ущелья и овраги, сглаженные возвышенности и валы.

В северном полушарии расположены т.н. материки, являющие собой плоскогорья, поднятые на б км. В южном обширную площадь занимают моря — четыре исполинские котловины до 2000 км в поперечнике. Поверхность плоскогорий покрыта мелкими (100 — 500 м в диаметре) кратерами явно ударного происхождения. На поверхности Марса обнаружены извилистые меандры, оставленные протекавшими здесь реками. Наибольшее число древних русел расположено у горных склонов. Здесь же наблюдаются глубокие овраги, свидетельствующие о разрушении гор.

Марс в представлении многих поколений ученых был населен всевозможными формами жизни, от примитивной растительности до сложных животных организмов. Предполагалось, в том числе, и наличие разумных обитателей на красной планете, т.н. марсиан. Еще известный астрофизик И.С. Шкловский допускал существование марсиан, называя спутник Марса Фобос искусственным сателлитом. Поиски жизни на Марсе к настоящему моменту не дали положительного результата.

Спутники Марса

У красной планеты имеются два естественных спутника — Фобос и Деймос.

Фото Марса

Лучшие фотографии Марса в высоком разрешении сделаны камерой HiRISE. High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) — камера, установленная на борту космического аппарата Mars Reconnaissance Orbiter для изучения Марса. HiRISE камера была создана компанией Ball Aerospace & Technologies под руководством Аризонского университета и Лунно-планетарной лаборатории. Посмотреть фото Марса от HiRISE можно на сайте http://www.uahirise.org/. Там же есть возможность выбрать язык сайта.

Исследования и разведка Марса

Первым человеком положившим начало “инструментальному” изучению Марс, стал Галилео Галилей, наблюдавший планету в телескоп в 1609 году. На следующие три с половиной века телескоп стал основным (и единственным) изучением Марса, с его помощью была сделана масса открытий, но… лучше один раз потрогать роботизированными манипуляторами, чем увидеть, правда? “Настоящее” изучение Марса началось только тогда, когда человечество смогло отправить к нему исследовательские автоматически станции, во второй половине XX-го века.

Успешные миссии по изучению Марса

Первым “космическим роботом” положившим начало изучению Марса стали автоматически межпланетные станции Маринер-4 (США, 1964 г.), Маринер- 6 и 7 (США, 1969 г.). В принципе, уже первые же полеты показали картину такой какая она есть – красная планета оказалась бесплодным миром, без каких-либо признаков жизни на поверхности. Советские космические станции Марс-2 (СССР, 1971 г.) и Марс-3 (СССР, 1971 г.) подтвердили ту же истину, однако дальше почти не продвинулись – обе станции угодили в самое сердце марсианских пылевых бурь и задача составить первую карту марсианской поверхности, ими выполнена не была.

В 1973 году Маринер-9 (США) вышел на орбиту Марса, после чего ему удалось картографировать около 80% поверхности планеты, а также открыть крупнейшие марсианские вулканы и каньоны, самый обширный из которых, был назван в честь семейства американских исследовательских аппаратов – Долина Маринера.

Спускаемый аппарат Викинг-1 (США, 1976 г.) был первым рукотворным аппаратом, который успешно приземлился на поверхность Марса. Он передал на землю первые фотографии поверхности Марса, но не нашел никаких доказательств существования жизни на этой планете. Его брат-близнец Викинг-2 также приземлился успешно в том же году, провел многочисленные анализы почв, но также не нашел никаких признаков жизни.

Следующие два корабля, которые успешно достигли поверхности Марса были “Марс Пасфайндер” (Mars Pathfinder, “Марсопроходец”, 1996 г.), и “Марс Глобал Сервейор” (Mars Global Surveyor, 1996 г.). При этом в состав миссии “Марсопроходца” входил небольшой колесный марсоход “Соджорнер” (Sojourner, “Пришелец (а точнее “Приживалка” :))”) — первый марсоход успешно выполнивший миссию по анализу почв на другой планете.

В 2001 году к Марсу отправился “Марс Одиссей” (Mars Odyssey, США), обнаруживший большое количество водяного льда под поверхностью Марса, на глубине свыше одного метра под поверхностью.

В 2003 году, NASA запустила к Марсу сразу два однотипных марсохода: “Дух” (Spirit, “Спирит”) и “Возможность” (Opportunity, “Оппортунити”), которые успешно приземлились в разных областях красной планеты и в обоих районах нашли явные признаки того, что по поверхности Марса действительно когда-то текла вода.

В 2008 году NASA, в рамках миссии “Марс-Скаут” отправила к Марсу спускаемый аппарат “Феникс” (Phoenix), который приземлился на северных равнинах планеты и вел поиски воды.

В 2011 году NASA отправила четвертый марсоход, известный как “Любопытство” (Mars Curiosity, “Куриосити”)”. Из всех марсоходов этот был самым совершенным и крупным (масса на земле 899 кг, на Марсе 340 кг). Этот марсоход – на деле, целая передвижная автоматизированная лаборатория, провел огромный спектр анализов почв и атмосферы красной планеты и дал ученым много информации о настоящем и прошлом Марса. Начав работу в 2012 году, по состоянию на 2017 г. “Куриосити” все ещё сохраняет некоторую работоспособность и продолжает свою миссию.

В 2014 году на орбиту Марса вышел аппарат MAVEN (Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN — «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе») – вторая часть проекта “Марс-Скаут”, позволившая точнее установить причины потери Марсом большей части своей атмосферы. Также в 2014 году орбиты Марса достиг индийский спутник “Мангальян” доставленный к цели с помощью российской ракеты.

Марсоход «Оппортьюнити» среди типичного марсианского пейзажа. Художник правда перестарался и увлекся, так как большая часть поверхности Марса покрыта все-таки не горами, а почти плоскими равнинами усеянными камнями.