МАРС (ПЛАНЕТА): ХАРАКТЕРИСТИКИ, СОСТАВ, ОРБИТА, ДВИЖЕНИЕ - ARTE - 2026

Марс - четвертая по удаленности от Солнца планета и последняя из внутренних каменистых планет Солнечной системы, наряду с Меркурием, Венерой и Землей. Легко видимый Марс всегда очаровывал наблюдателей с доисторических времен своим красноватым цветом, и по этой причине он был назван в честь римского бога войны.

Другие древние цивилизации также связывали эту планету со своими богами войны или с судьбоносными событиями. Например, древние шумеры называли его Нергалом, и в месопотамских текстах он также упоминается как звезда суда над мертвыми. Точно так же вавилонские, египетские и китайские астрономы оставили подробные записи движения Марса.

Рис. 1. Марс крупным планом. Источник: Pixabay.

Со своей стороны, астрономы майя интересовались им, вычисляя его синодический период (время, необходимое для того, чтобы он вернулся в ту же точку неба по отношению к Солнцу) с большой точностью и выделяя ретроградный период планеты.

В 1610 году Галилей первым наблюдал Марс в телескоп. С усовершенствованием оптических инструментов пришли открытия, чему способствовал тот факт, что, в отличие от Венеры, нет толстого слоя облаков, затрудняющего видимость.

Так они обнаружили черную точку Большого Сиртиса, характерное пятно на поверхности, белые полярные слои, знаменитые каналы Марса и некоторые периодические изменения окраски планеты, которые заставили многих задуматься о возможном существовании жизни на планете. красный, по крайней мере, от растительности.

Однако информация от зондов показывает, что планета пустыня и имеет тонкую атмосферу. Пока нет свидетельств существования жизни на Марсе.

Общие характеристики

Марс маленький, всего в одну десятую массы Земли и примерно половину диаметра.

Его ось вращения в настоящее время наклонена примерно на 25 ° (ось вращения Земли - на 23,6 °). Вот почему у него есть сезоны, но разной продолжительности от Земли, потому что его орбитальный период составляет 1,88 года. Так что марсианские сезоны длятся более или менее вдвое дольше земных.

Эта склонность была не всегда одинаковой. Некоторые математические модели орбиты предполагают, что в прошлом она могла значительно варьироваться, от 11º до 49º, что привело к заметным изменениям климата.

Что касается температур, то они колеблются от -140ºC до 21ºC. Это несколько экстремально, и тонкая атмосфера этому способствует.

Поразительные полярные шапки на Марсе - это СО ₂ , как и содержание атмосферы. Атмосферное давление довольно низкое, около одной сотой земного.

Рис. 2. Изображение Марса, полученное космическим телескопом Хаббла, на котором видна одна из полярных шапок. Источник: NASA / ESA, J. Bell (Cornell U.) и M. Wolff (Space Science Inst.) / Общественное достояние, через Wikimedia Commons.

Несмотря на высокое содержание CO ₂ , парниковый эффект на Марсе гораздо менее выражен, чем на Венере.

Песчаные бури часты на Марсе, поскольку пустыня на поверхности. Путешественник не найдет там жидкой воды или растительности, только камни и песок.

Характерный красноватый цвет обусловлен обилием оксидов железа, и хотя на Марсе есть вода, она находится под землей, под полярными шапками.

Интересно, что, несмотря на обилие железа на поверхности, ученые говорят, что внутри его мало, потому что средняя плотность Марса самая низкая среди каменистых планет: всего 3900 кг / м ³ .

Поскольку железо является самым распространенным тяжелым элементом во Вселенной, низкая плотность означает нехватку железа, особенно с учетом отсутствия собственного магнитного поля.

Краткое изложение основных физических характеристик планеты

-Масса: 6,39 х 10 ²³ кг

-Экваториальный радиус: 3,4 х 10 ³ км

-Форма: слегка приплюснутая.

-Среднее расстояние до Солнца: 228 млн км.

- Наклон орбиты : 1,85 ° по отношению к плоскости эклиптики.

-Температура: -63 ºC, средняя по поверхности.

-Гравитация: 3,7 м / с ²

-Собственное магнитное поле: Нет.

-Атмосфера: разреженная, в основном CO ₂ .

-Плотность: 3940 кг / м ³

-Сателлиты: 2

-Кольца: нет.

Сравнение размеров Марса и Африки

Спутники Марса

На так называемых внутренних планетах естественных спутников не так много, в отличие от внешних планет, число которых исчисляется десятками. На красной планете есть две маленькие луны, Фобос и Деймос, открытые Асафом Холлом в 1877 году.

Названия марсианских спутников происходят из греческой мифологии: Фобос - страх - был сыном Ареса и Афродиты, а Деймос - террор - его братом-близнецом, и вместе они сопровождали своего отца на войну.

Рис. 3. Деймос, маленький спутник Марса неправильной формы. Беловатые участки представляют собой слои реголита, минеральной пыли, похожей на ту, что покрывает поверхность Луны. Источник: Wikimedia Commons. NASA / JPL-caltech / Университет Аризоны / Общественное достояние.

Спутники Марса очень маленькие, намного меньше нашей величественной Луны. Их неправильная форма заставляет подозревать, что это астероиды, захваченные гравитацией планеты, особенно если учесть, что Марс находится очень близко к поясу астероидов.

Средний диаметр Фобоса составляет всего 28 км, а у Деймоса еще меньше - 12 км.

Оба находятся в синхронном вращении с Марсом, а это означает, что период вращения вокруг планеты равен периоду вращения вокруг собственной оси. Вот почему они всегда показывают одно и то же лицо Марсу.

Вдобавок Фобос очень быстр, настолько, что пару раз поднимается и опускается в течение марсианского дня, который длится почти так же, как земной день.

Орбиты двух спутников очень близки к Марсу и тоже нестабильны. По этой причине предполагается, что в какой-то момент они могут столкнуться с поверхностью, особенно с быстрым Фобосом, всего в 9377 км.

Рис. 4. Анимация с орбитами Фобоса и Деймоса вокруг Марса. Источник: Giphy.

Движение переводов

Марс вращается вокруг Солнца по эллиптической траектории, период которой составляет примерно 1,9 земных года или 687 дней. Все орбиты планет подчиняются законам Кеплера и поэтому имеют эллиптическую форму, хотя некоторые из них более круглые, чем другие.

Это не случай Марса, потому что эллипс его орбиты несколько более выражен, чем у Земли или у Венеры.

Таким образом, бывают случаи, когда Марс находится очень далеко от Солнца, расстояние, называемое афелием, в то время как в других случаях он намного ближе: перигелий. Это обстоятельство также способствует тому, что Марс имеет достаточно широкий диапазон температур.

В далеком прошлом орбита Марса должна была быть гораздо более круговой, чем сейчас, однако гравитационное взаимодействие с другими телами в солнечной системе вызвало изменения.

Рисунок 5. Сравнение орбит Марса и Земли. Источник: Wikimedia Commons. NASA / JPL-Caltech / MSSS / Общественное достояние.

Данные о движении Марса

Следующие данные кратко описывают движение Марса:

-Средний радиус орбиты: 2,28 х 10 ⁸ км

- Наклонение орбиты : 1.85º.

-Eccentricity: 0,093

- Средняя орбитальная скорость : 24,1 км / с

- Срок переноса: 687 дней.

- Период вращения: 24 часа 37 минут.

- Солнечный день : 24 часа 39 минут.

Когда и как наблюдать Марс

Марс легко узнать на ночном небе по его красноватому цвету. Он отличается от звезд тем, что не мигает и не мерцает невооруженным глазом.

В Интернете есть много информации, чтобы найти лучшее время для наблюдения за Марсом, а также приложения для смартфонов, которые указывают его положение, независимо от того, виден ли он в определенном месте или нет.

Поскольку красная планета находится за пределами орбиты Земли, лучшее время для ее наблюдения - это когда она находится в оппозиции к Солнцу (см. Рис. 6). Планеты, орбита которых находится вне орбиты Земли, называются высшими планетами, а те, которые не являются низшими планетами.

Рисунок 6. Соединение и противостояние высшей планеты. Источник: Маран, С. Астрономия для чайников.

Меркурий и Венера - это низшие планеты, расположенные ближе к Солнцу, чем сама Земля, а высшие планеты - это все остальные: Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун.

Только высшие планеты имеют противостояние и соединение с Солнцем, тогда как низшие планеты имеют два типа соединения.

Итак, когда Марс находится в оппозиции к Солнцу, если смотреть с Земли, это означает, что Земля стоит между планетой и Королем-Солнцем. Таким образом, можно видеть его все больше и выше в небе, видимым всю ночь, в то время как соединение делает наблюдение невозможным. Это справедливо для всех высших планет.

Марс находится в оппозиции к Солнцу примерно каждые 26 месяцев (2 года и 50 дней). Последнее противостояние Марса произошло в июле 2018 г .; поэтому ожидается, что это произойдет снова в октябре 2020 года, когда Марс пройдет через созвездие Рыб.

Рис. 7. Противостояния Марса с 1995 по 2003 год. Планета не всегда выглядит одинакового размера и не всегда обращена к Земле одним и тем же лицом. Источник: «Планеты невооруженным глазом» - НАСА / Лаборатория реактивного движения / Исследование Солнечной системы - ЕКА-Хаббл.

Марс в телескоп

В телескоп Марс выглядит как розовый диск. При хороших погодных условиях и в зависимости от оборудования вы можете увидеть полярные шапки и некоторые сероватые области, внешний вид которых меняется в зависимости от марсианского сезона.

Планета не всегда обращена к Земле одним и тем же лицом и не выглядит одинакового размера, как это видно на мозаике фотографий, сделанных космическим телескопом Хаббла (см. Рис. 7). Разница связана с эксцентриситетом марсианской орбиты.

В 2003 году Марс находился очень близко к Земле, на расстоянии 56 миллионов километров, а в 2020 году ожидаемое расстояние составляет 62 миллиона километров. Подход 2003 года был крупнейшим за 60 000 лет.

Что касается спутников Марса, то они слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом или в бинокль. Чтобы различить их, требуется телескоп разумного размера и ждать, пока не возникнет противодействие.

Несмотря на это, яркость планеты не позволяет их увидеть, но есть устройства, которые скрывают Марс в объективе инструмента, усиливая крошечные луны.

Вращательное движение Марса

Вращательное движение Марса по продолжительности похоже на вращательное движение Земли, а наклон оси был обнаружен Уильямом Гершелем. Это заставляет Марс испытывать времена года так же, как и на Земле, только дольше.

В северном полушарии Марса зимы мягче и происходят, когда Солнце находится в перигелии, поэтому они менее холодны и короче; с другой стороны, лето бывает в афелии и более прохладное. В южном полушарии происходит обратное; климатические изменения там более экстремальные.

Однако присутствие углекислого газа вызывает небольшое, но устойчивое повышение температуры Марса, согласно данным, собранным миссиями зондирования.

В жаркую погоду часть углекислого газа, накопившегося в полярных шапках, испаряется в виде гейзеров и переходит в атмосферу. Но на противоположном полюсе углекислый газ замерзает и утолщает крышку.

Рисунок 8. Анимация, показывающая цикл двуокиси углерода в полярных ледяных шапках Марса. Источник: Wikimedia Commons.

Поскольку у Марса нет собственного магнитного поля, защищающего его, часть углекислого газа рассеивается в космос. Космическая миссия Mars Odyssey зафиксировала этот необычный атмосферный цикл.

Сочинение

Все, что известно о составе Марса, получено из спектрометрии, проведенной исследовательскими зондами, а также из анализа марсианских метеоритов, которым удалось достичь Земли.

Согласно информации, предоставленной этими источниками, основными элементами на Марсе являются:

-Кислород и кремний наиболее распространены в коре, наряду с железом, магнием, кальцием, алюминием и калием.

-Углерод, кислород и азот в атмосфере.

- Остальные элементы обнаружены в меньшей степени: титан, хром, сера, фосфор, марганец, натрий, хлор и водород.

Таким образом, элементы, обнаруженные на Марсе, такие же, как и на Земле, но не в той же пропорции. Например, в мантии Марса (см. Раздел о внутреннем строении ниже) железа, калия и фосфора гораздо больше, чем в их земном эквиваленте.

Со своей стороны, сера присутствует в ядре и коре Марса в большей пропорции, чем на Земле.

Метан на Марсе

Метан - это газ, который обычно является продуктом разложения органических веществ, поэтому он также известен как «болотный газ».

Это парниковый газ, но ученые с нетерпением ищут его на Марсе, потому что это было бы хорошим показателем того, что жизнь существовала или все еще существует на пустынной планете.

Ученые надеются найти не маленьких зеленых человечков, а, например, бактерий. Известно, что некоторые виды наземных бактерий производят метан как часть своего метаболизма, а другие потребляют его.

Марсоход НАСА Curiosity в 2019 году обнаружил неожиданно высокие показатели метана в марсианском кратере Гейл.

Рис. 9. Curiosity, роботизированный вездеход, исследующий особенности Марса, запущенный НАСА в 2012 году. Источник: НАСА через jpl.nasa.gov.

Однако не спешите с выводами, поскольку метан также может образовываться в результате химических реакций между водой и горными породами, то есть чисто химических и геологических процессов.

Кроме того, измерения не показывают, насколько недавно появился этот метан; Однако, если на Марсе была вода, как, кажется, все указывает на то, то там могла быть и жизнь, и некоторые ученые полагают, что под вечной мерзлотой, вечно замороженным слоем почвы в приполярных регионах, все еще есть жизнь.

Если это правда, там могут быть обитающие микробы, поэтому НАСА создало марсоход Curiosity, одной из целей которого является поиск жизни. А также новый марсоход, который может быть запущен в 2020 году на основе Curiosity и до сих пор известен как Mars 2020.

Внутренняя структура

Марс - скалистая планета, как и Меркурий, Венера и Земля. Таким образом, он имеет дифференцированную структуру:

- Ядро радиусом около 1794 км, состоящее из железа, никеля, серы и, возможно, кислорода. Самая внешняя часть может быть частично расплавлена.

- Мантия на основе силикатов.

- Кора мощностью от 50 до 125 км, богатая базальтами и оксидами железа.

Рисунок 10. Сравнительные разрезы внутренних планет плюс Луна. Источник: Wikimedia Commons

геология

Роверы - это роботизированные транспортные средства, управляемые с Земли, благодаря которым можно получить бесценную информацию о геологии Марса.

По сути, есть два региона, разделенных огромным шагом:

• Высокогорье на юге с множеством старых ударных кратеров.
• Ровные равнины на севере с очень редкими кратерами.

Поскольку на Марсе есть свидетельства вулканизма, астрономы полагают, что потоки лавы могли стереть свидетельства существования кратеров на севере или что когда-то там был большой океан жидкой воды.

Обилие кратеров используется в качестве критерия для установления трех геологических периодов на Марсе: Ноэского, Гесперианского и Амазонского.

Амазонский период - самый недавний, он характеризуется меньшим количеством кратеров, но с интенсивным вулканизмом. Однако в самом древнем Ноеике мог существовать обширный северный океан.

Гора Олимп - крупнейший известный вулкан во всей Солнечной системе, расположенный именно на Марсе, недалеко от экватора. Факты указывают на то, что он образовался в амазонский период, около 100 миллионов лет назад.

Помимо кратеров и вулканов, на Марсе также можно найти каньоны, дюны, поля лавы и старые высохшие русла рек, по которым, возможно, текла жидкая вода в древние времена.

Рис. 11. Марс, охваченный пыльной бурей, изображения с орбитального аппарата Mars Reconnaissance Orbiter. На Марсе часты песчаные бури планетарных масштабов, так как почва песчаная и пустынная. Источник: NASA / JPL-Caltech / MSSS / Public domain.

Миссии на Марс

Марс был целью многочисленных космических миссий, некоторые из которых были предназначены для выхода на орбиту планеты, а другие - для приземления на ее поверхность. Благодаря им у вас есть большое количество изображений и данных для создания достаточно точной картины.

Маринер 4

Это был четвертый зонд миссии Mariner, запущенный НАСА в 1964 году. С его помощью были получены первые фотографии поверхности планеты. Он также был оснащен магнитометром и другими приборами, благодаря которым было определено, что магнитное поле Марса практически отсутствует.

Советский Марс

Это была программа бывшего Советского Союза, продолжавшаяся с 1960 по 1973 год, с помощью которой были получены записи марсианской атмосферы, детали ионосферы, информация о гравитации, магнитном поле и многочисленные изображения поверхности планеты.

викинг

Программа НАСА «Викинг» состояла из двух зондов: «Викинг I» и «Викинг II», предназначенных для посадки непосредственно на планету. Они были запущены в 1975 году с миссией изучения геологии и геохимии планеты, помимо фотографирования поверхности и поиска признаков жизни.

И у Viking I, и у Viking II были сейсмографы на борту, но только Viking II смог провести успешные испытания, в ходе которых было обнаружено, что сейсмическая активность Марса намного ниже, чем у Земли.

Что касается метеорологических испытаний, то выяснилось, что атмосфера Марса состоит в основном из углекислого газа.

следопыт

Он был запущен в 1996 году НАСА в рамках проекта Discovery. У него был роботизированный автомобиль, построенный с минимальными затратами, на котором были испытаны новые конструкции для этого класса автомобилей. Ему также удалось провести многочисленные геологические исследования планеты и получить ее изображения.

Mars Global Surveyor (MGS)

Это был спутник, который находился на орбите Марса с 1997 по 2006 год. Он имел на борту лазерный высотомер, с помощью которого на планету посылались световые импульсы, которые затем отражались. С его помощью можно было измерить высоту географических катастроф, что вместе со снимками, полученными со спутниковых камер, позволило построить подробную карту марсианской поверхности.

Эта миссия также принесла доказательства присутствия воды на Марсе, скрытой под полярными шапками. Данные свидетельствуют о том, что в прошлом жидкая вода текла по планете.

Зонд не обнаружил свидетельств динамо-эффекта, способного создавать магнитное поле, подобное земному.

Марсианская научная лаборатория

Этот роботизированный космический зонд, более известный как Curiosity, был запущен в 2011 году и достиг поверхности Марса в августе 2012 года. Это исследовательский аппарат или марсоход, миссия которого заключается в изучении климата, геологии и возможных условий для будущей пилотируемой миссии. ,

Марсианская одиссея

Этот зонд был запущен НАСА в 2001 году для картографирования поверхности планеты и проведения климатологических исследований. Благодаря их данным были получены данные по циклу двуокиси углерода, описанному выше. Камеры Mars Odyssey отправили назад изображения южной полярной шапки, на которых видны темные отметки от испарения соединения.

Марс Экспресс

Это миссия Европейского космического агентства, запущенная в 2003 году и до сих пор действующая. Его цели - изучение климата, геологии, структуры, атмосферы и геохимии Марса, в частности прошлого и настоящего существования воды на планете.

Марсоходы для исследования

Роботы-вездеходы Spirit и Opportunity были запущены НАСА в 2004 году для приземления в местах, где предполагалось или могло быть наличие воды. В принципе, это будет миссия всего на 90 дней, однако машины оставались в эксплуатации дольше, чем ожидалось.

Opportunity прекратил вещание в 2018 году во время глобальной песчаной бури, но одним из наиболее заметных результатов является обнаружение большего количества доказательств наличия воды на Марсе и того, что на планете в какой-то момент были идеальные условия для жизни.

Марсианский разведывательный орбитальный аппарат

Этот спутник был запущен в 2005 году и до сих пор работает на орбите планеты. Его миссия - изучить воду на Марсе и выяснить, достаточно ли она существует для того, чтобы на планете могла развиться жизнь.

Ссылки

1. Фройдендрих, К. Как работает Марс. Получено с: science.howstuffworks.com.
2. Холлар, С. Солнечная система. Внутренние планеты. Британника Образовательное Издательство.
3. Маран, С. Астрономия для чайников.
4. ГОРШОК. Обзор миссии марсианского разведывательного орбитального аппарата. Получено с: mars.nasa.gov.
5. Пауэлл, М. Планеты невооруженным глазом в ночном небе (и как их идентифицировать). Получено с: nakedeyeplanets.com.
6. Семена, М. 2011. Солнечная система. Издание седьмое. Cengage Learning.
7. Стрикленд, А. Марсоход Curiosity обнаруживает самые высокие уровни метана на Марсе. Получено с: cnnespanol.cnn.com.
8. Wikipedia. Климат Марса. Получено с: es.wikipedia.org.
9. Wikipedia. Состав Марса. Получено с: es.wikipedia.org.
10. Wikipedia. Любопытство. Получено с: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Марс (планета). Получено с: en.wikipedia.org.
12. Wikipedia. Марс (планета). Получено с: es.wikipedia.org.