Солнечная система (Астрономия и астрофизика)
Шрифт:
Поток солнечного излучения у поверхности 589 Вт/м2.
Полное поглощаемое излучение 1,8x1010 МВт.
Эффективная температура 210 К.
Температура у поверхности 150—260 К.
Давление у поверхности 6,1x10—3 бар.
Состав атмосферы (% объема) С02 (95,3), N2 (2,7), Аr (1,6).
Количество спутников 2.
В раннюю эпоху физические условия на Марсе были благоприятными для возникновения и развития простейших форм жизни. Одна из главных задач будущих исследований — установить, существовала ли когда-либо жизнь на Марсе, и если нет, то почему.
Второе открытие
Марс с давних времен привлекает пристальное внимание ученых и любителей астрономии. Во время великого противостояния Марса в 1877 г. итальянский астроном Джованни Скиапарелли (1835—1910) составил подробную карту планеты, на которой изобразил множество тонких темных линий, соединяющих марсианские «моря». Во время следующих противостояний Скиапарелли наносил на карту все новые линии. Он не был первым, кто их заметил, но именно его наблюдения стали очень популярными и закрепили за линиями название canali. Скиапарелли не утверждал, что «каналы» имеют искусственное происхождение и вообще содержат воду. Ведь именно Скиапарелли доказал, что марсианские моря лишены воды. Итальянское слово canali следовало переводить как «проливы» и понимать исключительно как дань астрономической традиции: если «моря» чем-то соединены, то это «проливы». Но талантливый и очень энергичный американский астроном Персиваль Ловелл (1855—1916) воспринял этот термин буквально и поверил в искусственность марсианских каналов.
Ловелл принял эстафету в 1894 г. и число зафиксированных им каналов становилось все больше. В отличие от каналов Скиапарелли, которые соединяли темные участки Марса, каналы Ловелла могли и пересекать эти области, поскольку Ловелл считал их не морями, а участками растительности, а сами каналы — полосами растительности, протянувшимися вдоль водных артерий. Он сумел заразить своим энтузиазмом коллег-ученых и множество любителей астрономии. Газеты и журналы тех времен полны самых удивительных сообщений о Марсе. Писали, что марсиане страдают от жажды на безводной планете; что они из последних сил создают глобальные ирригационные сооружения и экономят последние капли воды… Был даже организован сбор средств на постройку ракеты, которая якобы должна была доставить воду на Марс (и это в XIX веке!), после чего и сборщики и собранные ими средства таинственным образом исчезли.
Волна фантазий о Марсе захватила и начало XX в. «Война миров» Г. Уэллса, «Аэлита» А.Н. Толстого и много других произведений посвящено марсианам, — добрым или безжалостным, мудрым и вымирающим. Появление радио усилило эффект «марсианских фантазий»: в 1930-х гг. в США возникла паника, когда по радио передавали хорошо поставленный спектакль по роману Г. Уэллса. К визиту марсиан публика была подготовлена. Интересно, что марсиане остались и в литературе второй половины XX в. Это лиричные «Марсианские хроники» Р. Брэдбери, приключения Лакки Старра среди бесплотных марсиан у А. Азимова, таинственные марсианские хищники у А. и Б. Стругацких, кинобоевики… Но это уже литература другого характера, скорее, стандартные декорации, населенные земными проблемами.
Всеобщий интерес к Марсу стимулировал его изучение; в результате средства наземной астрономии здесь были исчерпаны раньше, чем для других планет, и весьма своевременно появились космические аппараты. Когда в 1959 г. к Луне устремился первый космический зонд, стало ясно, что и Марсу недолго осталось ждать.
В 1965 г. «Маринер-4» (США) во время сближения с Марсом передал несколько снимков, на которых было видно много кратеров, подобных лунным, что совсем не походило на прежние представления о Марсе. Но через четыре года пролетные зонды «Маринер-6 и -7» передали новые изображения поверхности Марса, многие районы которой совсем не похожи на Луну. Например, снимки областей вблизи северного и южного полюсов несомненно указывают на выпадение там атмосферных осадков.
Орбита, масса, период вращения и физические условия на Марсе
Марс стал первой из планет (после Земли), получившей искусственные спутники. Космические зонды засняли всю его поверхность. Это результаты миссий «Маринер-9» (1971), «Марс-4 и -5» (1974), «Викинг-1 и -2» (1976), «Марс Глобал Сервейер» (1997), «Пасфайндер» (1997), «Марс Одиссей» (2001) «Марс Экспресс» (2004) и «Марс Риконисэнс Орбитер» (2006).
На космических снимках Марс предстает диском
Марс вдвое меньше Земли, но вдвое больше Луны: его средний диаметр 6775 км. Его масса в 10 раз меньше земной, а ускорение свободного падения у поверхности такое же, как на Меркурии, или 38% земного. Средняя плотность Марса в 1,4 раза меньше, чем у Земли.
Из внешних планет Марс наиболее близок к Земле. Продолжительность его солнечных суток, для которых придумано особое название «сол» мало отличается от земных: 1Sol=24ч. 39,5мин. Каждые 780 дней Марс сближается с Землей на расстояние от 55 до 102 млн. км. Эти сближения называются противостояниями. Если расстояние при сближении не превышает 60 млн. км., противостояние называют великим. Диаметр диска Марса в это время достигает 25". Но с великими противостояниями часто совпадают глобальные пылевые бури, резко ухудшающие видимость. Разумеется, не сближения с Землей служат причиной пылевой бури. Дело в том, что великими противостояния становятся в том случае, когда Земля встречается с Марсом в районе перигелия его довольно эксцентричной орбиты; эта же причина увеличивает поток солнечного тепла, вызывающего песчаные бури. Большая полуось орбиты Марса составляет 228 млн. км., а из-за эксцентриситета (0,093) действительное расстояние до Солнца может быть больше или меньше на 21 млн. км. Из-за этого поток тепла, получаемого планетой от Солнца, в течение марсианского года изменяется в 1,45 раза.
Подобно другим планетам Марс обращается вокруг Солнца против хода часовой стрелки (и вращается в том же направлении), если смотреть с северного полюса эклиптики. Точка полюса мира для Марса находится примерно в 10° от звезды Денеб в созвездии Лебедя, через который проходит Млечный Путь. Поэтому его полоса служит своеобразной часовой стрелкой на небе, показывающей звездное время. Марсианский год продолжается 687 юлианских суток или 669 Sol (марсианских суток). Подобно земной, плоскость экватора Марса заметно наклонена к плоскости орбиты (25°, у Земли 23,4°). В сочетании с вытянутостью орбиты это приводит к неодинаковой длительности времен года в северном и южном полушариях планеты (лето в северном полушарии длится 177 сут., зима — 156 сут.; в южном, естественно, наоборот). Короткое лето в южном полушарии в среднем на 20°С теплее, чем продолжительное лето северного полушария.
На единицу поверхности Марса приходится в среднем только 43% от потока солнечной энергии, получаемой Землей. И хотя марсианская поверхность лучше поглощает излучение, чем земная, средняя температура верхнего слоя грунта на Марсе в полдень в период летнего солнцестояния на северном тропике обычно не превышает 250—260 К (от —10 до —20°С), а максимальная в 14 ч. достигает 268 К (около —5°С). Это знойный летний полдень по марсианским меркам. Лишь в районах с самой темной поверхностью в экваториальной части планеты тонкий верхний слой грунта может после полудня иметь температуру около 0°С или чуть выше.
Температура атмосферы Марса всегда останется низкой. Среднегодовая температура на широте тропика близка к 230 К (—43°С), а минимальная составляет 180 К (—90°С) и ниже. На широте 55° зимняя температура может падать до 150 К. Большие перепады температуры в течение суток связаны с разреженностью атмосферы Марса. Даже в тропиках уже на небольшой глубине грунта, около 25 см., температура близка к 215 К (—60°С), постоянна в течение суток и мало меняется с временами года. Средняя температура на планете также близка к этому значению. Самая низкая температура была зарегистрирована над зимней полярной шапкой. Минимальные температуры на Марсе не могут быть ниже 148 К: при этой температуре конденсируется углекислый газ атмосферы, что предотвращает дальнейшее понижение температуры. Если пренебречь этими минимальными значениями, то можно говорить о сходстве температуры на Марсе с зимней Антарктидой.