Каждый год пылевые бури пожинают поверхность Марса. Иногда одна из таких бурь вырастает настолько, что укрывает целую планету. Очевидно, это ставит будущих астронавтов в неудобное положение. Марсианские бури, возможно, будут не столь свирепы, как та, что накрыла Марка Уотни и его коллег в «Марсианине», но они могут буйствовать несколько месяцев, закрывать солнце и укрывать солнечные панели слоем пыли.
В настоящее время не существует надежного способа узнать, когда нагрянет пылевая буря размером с планету. Однако ученые изучают картину сезонов пылевых бурь на Марсе. Красная планета, скорее всего, окажется в тисках глобальной пылевой бури в ближайшие несколько месяцев, в соответствии с прогнозом, сделанным в прошлом году. Если это так, и пылевая буря действительно начнется, возможно, нам будет проще прогнозировать будущие бури.
Пыль, везде и всюду
Глобальные пылевые бури, скорее всего, начнутся, когда Марс подойдет к Солнцу ближе всего, так как быстро движущаяся пыль в атмосфере поглощает солнечный свет и нагревается. «Чем быстрее она нагревается, тем быстрее циркулирует», говорит Джеймс Ширли, планетолог из Лаборатории реактивного движения NASA. Полномасштабная буря может разгонять пыль в атмосфере до 60 км/ч.
Прогнозирование этих бурь - сложная задача, поскольку мы знаем о них очень мало. «Можно было бы подумать, что они вообще не должны происходить, либо же бушевать постоянно, потому что солнечный свет падает на Марс в значительной степени так же, как и на Земле, каждый год», говорит Ширли. «Почему же в одни годы это случается, а в другие нет?».
Если буря размером с планету разыграется, когда космический аппарат будет приближаться к Марсу, она может помешать процессу приземления на поверхность. «Когда атмосфера нагревается, она как бы раздувается, подобно шару», говорит Ширли. Это значит, что космический аппарат начнет испытывать трение раньше, чем ожидается. «Это может совершенно испортить процесс повторного входа в атмосферу и посадки».
Ветер на Марсе во время пылевой бури менее сильный, чем ураган на Земле; атмосфера намного тоньше, а штормовые ветры не разгоняются больше 100-120 км/ч. Поскольку атмосфера Марса тоньше, «самая большая скорость, которую мы измерили, составила 16 км/ч на уровне земли», говорит Стив Хоффман, аэрокосмический инженер в Космическом центре Джонсона при NASA. «Астронавта такой ветер не перевернет, ракету-носитель тоже».
Однако глобальная буря может засорить машины и отрезать астронавтов от солнечного света, который нужен для солнечных батарей и марсоходов. Роверы «Спирит» и «Оппортьюнити» переждали свой последний глобальный пылевой шторм в 2007 году, включаясь лишь на пару минут в день, поддерживая электронику в тепле.
Разоряющая пыль
Насколько хорошо астронавты смогут подготовиться к пылевой буре, зависит от того, насколько хорошо они ее приближение и длительность. Возможно, потребуются альтернативные источники энергии. Марсоход « », например, использует систему радиоизотопного генератора, который вырабатывает электричество из плутония. Имея дополнительную энергию, можно было бы расщеплять воду на водород и кислород. «Мы могли бы производить топливо, накапливать энергию, пока светит солнце, а затем обращаться к ним, когда начинается пылевая буря», говорит Хоффман. К сожалению, плутоний радиоактивен, а водород чрезвычайно огнеопасен, поэтому оба варианта NASA рассматривает как очень плохие.
Пыль, содержащая токсичные соединения - перхлораты, - может попасть в костюмы. Экипажу придется сидеть в засаде, считает Ричард Дэвис из отдела планетарных наук NASA.
Пыль, которая попадает в атмосферу и вызывает глобальные бури, также очень мелкая. Она почти как дым, такая же всепроникающая, и от нее сложно избавить все, что открывают и закрывают. Любые люки, любые движущиеся части на скафандрах, везде будет пыль. Токсичные перхлораты могут привести к механическому износу.
Продолжительные сумерки тоже могут утомить, хотя глобальная пылевая буря на Марсе не вызовет такой же темноте, как полярная зима на Земле. Будет мрачно и довольно долго, но не полная темнота в течение суток.
В любом случае мы понятия не имеем, каково это - жить в условиях пылевой бури, пока астронавты не выяснят это наверняка.
Космический танец
В своем прошлогоднем исследовании Ширли занимался поиском связи между движением Марса вокруг гравитационного центра Солнечной системы и проявлением глобальных пылевых бурь. Что примечательно, гравитационный центр Солнечной системы не всегда представлен Солнцем (хотя Солнце никогда не отходит далеко от него). Сила тяжести планет, вращающихся вокруг Солнца, тоже оказывает на него влияние, благодаря чему Солнце удаляется и приближается к этому центру тяжести. По мере космического танца Солнца, вместе с ним танцует и Марс.
Ширли и его коллеги полагают, что вместе с изменением импульса Марса, меняется и импульс атмосферы, поэтому циркуляция воздуха постоянно ускоряется и замедляется. Эти изменения могут приводить к пылевым бурям. Исследователи сделали прогнозы относительно этих циклов в атмосфере, а затем взглянули на компьютерные модели и выяснили, что более интенсивная циркуляция может уводить пыль выше, а вместе с этим «убегает» и пылевая буря. Все девять глобальных пылевых бурь, наблюдавшихся на Марсе, происходили в годы, когда циркуляция была наиболее интенсивной.
«Периоды, когда Марс ускоряется и набирает обороты из-за тяги и раскачивания других планет и Солнца, кажется, идеально совпадают со временем проявления пылевых бурь», говорит Ширли. Среди всех сезонов с условиями, похожими на условия этого года, только один не породил глобальную пылевую бурю.
Исследование влияния гравитации Солнца и других планет на импульс и атмосферу Красной планеты может помочь ученым с прогнозами. Чем больше данных, тем они будут точнее. Что особенно интересно, изучение глобальных бурь на Марсе может помочь в исследовании и нашей собственной планеты. Красная планета имеет более простую атмосферу, чем Земля, из-за отсутствия океанов.
«Если мы узнаем что-нибудь о физике, которая приводит к изменениям атмосферы и ветров, возможно, мы сможем применить эти знания и к более сложному случаю Земли».
Планета Марс, как и другой близкий сосед Земли, Венера, со времен античности подвергается самому пристальному изучению астрономов. Видимая и невооруженному глазу, она с древности была окутана тайной, легендами и домыслами. И сегодня о Красной планете нам известно далеко не все, однако многие сведения, полученные за столетия наблюдения и изучения, развеяли некоторые мифы, помогли человеку понять многие процессы, происходящие на этом космическом объекте. Температура на Марсе, состав его атмосферы, особенности движения по орбите после усовершенствования технических методов исследования и начала космической эры успели перейти из разряда предположений в ранг неоспоримых фактов. Тем не менее многие данные об одновременно столь близком и таком далеком соседе еще только предстоит объяснить.
Четвертый
Марс располагается в полтора раза дальше от Солнца, чем наша планета (расстояние оценивается в 228 млн км). По этому параметру он занимает четвертое место. За орбитой Красной планеты лежит Главный пояс астероидов и «владения» Юпитера. Вокруг нашего светила она облетает примерно за 687 дней. При этом орбита Марса сильно вытянута: перигелий ее располагается на расстоянии 206,7, а афелий — 249,2 млн км. А сутки длятся здесь всего лишь почти на 40 минут дольше, чем на Земле: 24 часа и 37 минут.
Меньший брат
Марс относится к планетам земной группы. Основные вещества, составляющие его структуру, — это металлы и кремний. Среди схожих объектов по своим габаритам он опережает только Меркурий. Диаметр Красной планеты составляет 6786 километров, что примерно в два раза меньше, чем у Земли. Однако по массе Марс уступает нашему космическому дому в 10 раз. Площадь всей поверхности планеты чуть превышает площадь земных материков, вместе взятых, без учета просторов Мирового океана. Плотность здесь также ниже — составляет всего 3,93 кг/м 3 .
Поиски жизни
Несмотря на очевидное отличие Марса от Земли, долгое время он считался реальным кандидатом на звание обитаемой планеты. До начала космической эры ученые, наблюдавшие красноватую поверхность этого космического тела в телескоп, периодически обнаруживали признаки жизни, которые вскоре, правда, находили более прозаическое объяснение.
Со временем были четко определены условия, при которых вне Земли могли появиться хотя бы простейшие организмы. В их число входят определенные температурные параметры и наличие воды. Многие исследования Красной планеты ставили своей целью обнаружить, сложился ли там подходящий климат, и по возможности найти следы жизни.
Температура на Марсе
Красная планета — негостеприимный мир. Значительная удаленность от Солнца заметно сказывается на климатических условиях этого космического тела. Температура на Марсе по Цельсию варьирует в среднем от -155º до +20º. Здесь значительно холоднее, чем на Земле, поскольку в полтора раза дальше располагающееся Солнце согревает поверхность наполовину слабее. Эти не самые благоприятные условия усугубляются разреженной атмосферой , хорошо пропускающей радиацию, как известно, губительную для всего живого.
Подобные факты снижают до минимума шансы обнаружить на Марсе следы существующих или некогда вымерших организмов. Однако точка в этом вопросе пока не поставлена.
Определяющие факторы
Температура на Марсе, как и на Земле, зависит от положения планеты относительно светила. Максимальный ее показатель (20-33º) наблюдается днем в районе экватора. Минимальные значения (до -155º) достигаются поблизости от Южного полюса. Для всей территории планеты характерны значительные температурные колебания.
Эти перепады влияют как на климатические особенности Марса, так и на его внешний облик. Главная, заметная даже с Земли, деталь его поверхности — полярные шапки. В результате значительного нагрева летом и охлаждения в зимний период они претерпевают ощутимые изменения: то уменьшаются вплоть до практически полного исчезновения, то вновь увеличиваются.
Есть ли вода на Марсе?
Когда в одном из полушарий наступает лето, соответствующая полярная шапка начинает уменьшаться в размерах. Из-за ориентации оси планеты во время ее приближения к точке перигелия к Солнцу обращается южная половина. В результате лето здесь несколько жарче, и полярная шапка исчезает практически полностью. На севере такого эффекта не наблюдается.
Изменения размеров полярных шапок натолкнули ученых на мысль, что они состоят из не совсем обычного льда. Собранные на сегодняшний момент данные позволяют сделать предположение, что немалую роль в их образовании играет углекислый газ, который в большом количестве содержит атмосфера Марса. В холодное время года температура здесь достигает отметки, при которой обычно он превращается в так называемый сухой лед. Именно он начинает таять с приходом лета. Вода же, по мнению ученых, также присутствует на планете и составляет ту часть полярных шапок, которая остается неизменной и с повышением температуры (нагрев недостаточен для ее исчезновения).
Планета Марс при этом не может похвастаться наличием главного источника жизни в жидком состоянии. Надежду на его обнаружение долгое время вселяли участки рельефа, очень напоминающие русла рек. До сих пор до конца не понятно, что могло привести к их формированию, если на Красной планете никогда не было жидкой воды. В пользу «сухого» прошлого свидетельствует атмосфера Марса. Ее давление столь незначительно, что точка кипения воды приходится на непривычно низкие для Земли температуры, то есть она может существовать здесь только в газообразном состоянии. Теоретически в прошлом у Марса могла бы быть более плотная атмосфера, но тогда от нее остались бы следы в виде тяжелых инертных газов. Однако до сих пор они обнаружены не были.
Ветры и бури
Температура на Марсе, точнее, ее перепады, приводит к быстрому перемещению воздушных масс в полушарии, где наступила зима. Ветры, возникающие при этом, достигают 170 м/с. На Земле подобные явления сопровождались бы ливнями, однако Красная планета не обладает достаточными для этого запасами воды. Здесь возникают пылевые бури, настолько масштабные, что порой охватывают всю планету. В остальное же время тут почти всегда ясная погода (для образования значительного количества облаков также нужна вода) и очень прозрачный воздух.
Несмотря на относительно небольшой размер Марса и его непригодность для жизни, ученые связывают с ним большие надежды. Здесь в будущем планируется размещение баз для добычи полезных ископаемых и осуществления различной научной деятельности. Насколько реальны такие проекты, пока сказать трудно, однако непрерывное развитие техники свидетельствует в пользу того, что в скором времени человечество будет способно воплощать самые смелые идеи.
Изображения показывают, что Марс - динамичная планета, с погодной системой, столь же сложной и интересной, как на Земле. В этой главе мы поговорим о пылевых бурях, играющих важную роль в климатическом балансе Марса.
Когда «Маринер-9» вышел на орбиту Марса в конце осени 1971
года, над планетой бушевал глобальный шторм, закрывая всю ее
поверхность от наблюдения. Эта пылевая буря началась двумя
месяцами ранее и была обнаружена наблюдениями с Земли. Через
телескоп буря выглядела как желтоватое облако, быстро
охватившее всю планету. Таким образом, пылевая буря была
первым, что обнаружили земные аппараты на Марсе.
На этом двойном изображении, производится сравнение пылевой бури на Марсе с бурей, которая произошла на Земле. Верхнее изображение показывает марсианскую пылевую бурю, наблюдавшуюся в северном полярном регионе 29 августа 2000 года. Нижнее - земную пылевую бурю, происшедшую 26 февраля 2000 года у побережья северо-западной части Африки. Оба изображения показываются в одном масштабе - 4 км на пиксель.
Весна в любом полушарии Марса - время пыльных бурь.
Несколько факторов ответственны за их возникновение:
Атмосферное давление увеличивается в результате таяния замороженного диоксида углерода;
Возникает разница температур между охваченной морозом поверхностью и оттаявшими областями. Эта разница весьма высока;
Возникает разница в альбедо белых «снежных» поверхностей, которые отражают большую часть падающего на них света и темных, оттаявших поверхностей, которые интенсивно поглощают его.
Ну, и не стоит сбрасывать со счетов гораздо более низкую, по сравнению с земной, гравитацию на Марсе.
Шторм над северной полярной шапкой 30 июня 1999 года, в конце северного лета. Четыре изображения показывают развитие шторма. Каждый снимок был сделан приблизительно на 2 часа позже предыдущего. Северная полярная ледяная шапка присутствует на этих изображениях в виде белой структуры в центре. Белые облака состоят главным образом из водного льда, оранжево-коричневые облака содержат пыль.
8 июля 2001 года. Южная весна на Марсе. Этот вид показывает
огромные массы пыли, поднятые пылевой бурей, ветры которой
двигались от южной полярной шапки (внизу снимка) к Лабиринту
Ночи (Labyrinthus Noctis). Вторая, меньшая, пылевая буря
может быть замечена около вершины снимка, к северо-западу от
Горы Аскрийской.
Осенью на марсианских северных равнинах пылевые бури
случаются часто. Этот вид показывает бурю на равнине к
северу от Сидонии и к западу от Земли Аравия. Шторм занимает
такую же площадь, как вся ширина Соединенных Штатов Америки
с запада на восток. На изображении север наверху, восток
справа.
Середина мая 2003 года, северная часть Ацидалийской Равнины (Acidalia Planitia) охвачена пылевой бурей (верхняя четверть изображения).
Изображение от 29 июня 2003 года. Около центра видна большая пылевая буря, охватившая Равнину Исиды (Isidis Planitia). Вверху справа (к северо-востоку) от шторма в Исиде виден другой шторм – на Равнине Элизий (Elysium Planitia).
Большой темный участок налево от центра изображения – Большой Сирт, яркий овальный участок внизу – гигантский ударный бассейн Эллада, диаметром более 2000 км. Белая область в самом низу - южная полярная шапка. Наверху изображения заметны облака, покрывающие северные равнины Марса.
Космос всем интересен, все что потрогать не представляется возможным таит некую загадку
Куда ни кинь взгляд по Вселенной, всюду бесконечность!
Многие хотели бы узнать есть ли край у Вселенной? Как далеко простираются космические закоулки? С большой вероятностью можно сказать, что познанию нет границ, как и нет границ у космоса и Вселенной!
По программе НАСА по изучению Марска все что может быть проанализировано изучается в полной мере. Главное конечно это погода. Как и куда дуют ветры, если они есть. Какова температура и. т. д.Аппарат Curiosity, пристально наблюдает за погодой и присылает все новые и новые данные на Землю. Изучения погодных условий на Марсе в некоторой степени уже на данное время дает подтверждение гипотезы формирования погоды на . Погода как и на Марсе, так и на Земле формируется по одним законам. Хотя некоторые и процессы более явно выражены в виду разного строения атмосферы. К примеру температура на Марсе может колебаться за сутки в пределах 50 градусов. Все дело в том, что нет аккумулятора, то бишь паров воды и нет достаточно толстой атмосферы. Если брать во внимание Землю, то толстая атмосфера и наличие воды на дает возможность снижать перепады и климат получается более мягкий. Если же не вникать в параметры, а изучать суть зарождения погодных явлений на Марсе, то там все так же как и на Земле.
Все эти данные кстати, не новость! Про погоду на Красной ученые уже знают как минимум последние 30 лет, потому как в систематически летают зонды, а полеты автоматов к Марсу стали обыденностью нашего времени.
Марсоход Curiosity капнул глубже и по его наблюдениям не только температура скачет, но давление. К примеру для сравнения на Земле суточное колебание давления порядка 1-2% от нормы, а вот про Марс такого сказать не получается, там на 10% как минимум больше, видимо это и провоцирует песчаные бури на Красной . Как известно если давление падает то в эту область начинает дуть сильный ветер, так и на Марсе происходит. А судя по тому, что ветры на Марсе дуют регулярно, то падение и рост давления в разных местах дело вполне нормальное.
Первые аппараты отправленные к Марсу зафиксировали на сильные ураганы и с тех пор наука пристально их изучает. Одни ученые думали, что причиной ураганов является солнечное излучение, другие связывали появления ветра с сезонными ми температуры. Что же теперь? А теперь ясно точно, что суточные давления на Марсе и есть причина столь мощного ветра на .
Многим ученые благодарны удачной посадке марсохода. Посадка в экваториальной части планеты, в месте сильного взаимодействия атмосферы с поверхностью это удача, и атмосферного давления тут фиксируются довольно четко.
комментарии (0)
Обновить
Пыльные бури проносятся над поверхностью Марса каждый год. Иногда они разрастаются настолько, что скрывают планету из виду. Это может поставить будущих колонистов в затруднительное положение: некоторые бури могут длиться по нескольку месяцев, заслоняя собой солнечный свет и лишая солнечные батареи источника энергии. В настоящее время точного способа прогнозирования подобных бурь нет, но по расчетам ученых в течение ближайших месяцев на Красной планете будет бушевать сильнейший пыльный шторм, и если это действительно произойдет, то в будущем отслеживать катаклизмы будет намного проще.
Скорее всего, глобальные пыльные бури происходят тогда, когда Марс оказывается ближе всего к Солнцу. По словам Джеймса Ширли, астронома из Лаборатории реактивного ускорения НАСА и автора статей об исследованиях марсианских штормов, чем сильнее нагревается пыль в атмосфере, тем быстрее она движется, так что это вполне логично. Иногда столб пыли поднимается в атмосферу на 60 километров (для сравнения, высота Эвереста составляет всего 8,848 километров). Прогнозирование подобных штормов осложняется в первую очередь тем, что нам о них известно очень немного. «С одной стороны, они не должны происходить вовсе, а с другой — пылевые штормы должны длиться постоянно, поскольку Марс хорошо освещен Солнцем и сильно нагревается под его лучами. Причины того, почему бури возникают периодически и нерегулярно, нам пока не известны», говорит Ширли.
Пыльная буря может помешать не только работе космонавтов на самой планете, она может попросту не дать челноку приземлиться на Марс. Когда атмосфера нагревается и пыль приходит в движение, она не только ухудшает видимость и скрывает зону посадки (из-за чего корабль запросто может приземлиться, к примеру, в ущелье), но и вызывает нагревание обшивки из-за трения, что может негативно сказаться на работе систем корабля. Как бы то ни было, скорость ветра в огромных пыльных штормах ниже, чем на Земле: атмосфера Марса намного тоньше земной, и ветер не развивает скорость выше 90−120 км/ч. К тому же, из-за разреженной атмосферы даже самый быстрый ураган будет ощущаться как ветер со скоростью примерно 16 км/ч на Земле, как объясняет Стив Хоффман, аэрокосмический инженер в Космическом центре Джонсона НАСА. «Такой ветер не опрокинет ни космонавта, ни ракету», говорит он. Тем не менее, большая буря может засорить щели в обшивке корабля и техники мусором, оставить солнечные батареи без источника энергии и таким образом нанести серьезный вред работе космонавтов и марсоходов. К примеру, роверы Spirit и Opportunity, попавшие в пыльный шторм в 2007 году, ждали неделями, имея возможность подзаряжаться лишь в течение нескольких минут в день, когда буря ослабевала и небо ненадолго прояснялось.
То, как хорошо астронавты смогут подготовиться к буре, зависит от степени их информированности. Чем раньше удастся предсказать приход бури, тем больше у них шансов минимизировать последствия ее разрушительной деятельности. Одной из возможных стратегий может стать переход на альтернативные источники энергии. Марсоход Curiosity, например, использует радиоизотопную систему питания, получая энергию из плутония. Неплохой идеей может оказаться расщепление воды на водород и кислород, но, к сожалению, водород взрывоопасен, а плутоний радиоактивен, так что ни один из этих методов не выглядит в глазах НАСА особо привлекательным, когда речь идет об экспедиции с живыми людьми. Кроме того, есть еще одна опасность: марсианская пыль содержит токсичные перхлораты и персульфаты, которые могут проникнуть в костюмы (пыль очень мелкая, поэтому маловероятно, что даже на борту челнока астронавтам удастся полностью избежать контакта с ней тем или иным путем). «Любые люки, воздуховоды, вращающиеся детали костюма и щели могут стать воротами для пыли, что может привести к банальному механическому износу оборудования», делится своими опасениями Хоффман.
В прошлом году Джеймс Ширли исследовал то, как вращение Марса вокруг центра Солнечной системы может быть связано с возникновением пыльных бурь. Может показаться удивительным, но центром системы не всегда является Солнце, хотя светило и не отдаляется от него. Приятжение планет иногда увлекает за собой звезду, поэтому она пребывает в постоянном движении. В этот процесс вовлечен и Марс, и ученые полагают, что именно приближение и отдаление планеты от Солнца и заставляет атмосферу то нагреваться, то охлаждаться, отчего бури происходят с периодической частотой. Они смоделировали планетарные циклы движения пыли и убедились, что восемь из девяти крупных пылевых бурь, которые происходили за последнее время, примерно соответствовали ожидаемым прогнозам. Это знание поможет не только космическим экспедициям, но также может оказаться полезно и для земных условий: Ширли уверен, что, изучая физические явления на Марсе, ученые смогут соотнести их с похожими процессами на Земле.