Меню

Давление на марсе относительно земного

Сравнение Марса и Земли

Ранее ученые думали, что марсианская поверхность усеяна системой каналов. Из-за этого стали полагать, что планета смахивает на нашу и способна располагать жизнью. Но по мере детального изучения мы поняли, что между объектами есть много отличий.

Сейчас Красная планета представляет собою морозную пустыню, но когда-то этот мир был похожим на наш. Они сходятся по размеру, осевому наклону, структуре, составу и присутствию воды. Но отличия мешают нам быстро колонизировать планету. Давайте посмотрим, чем отличаются Марс и планета Земля.

Сравнение размера, массы, орбиты Земли и Марса

Сравнительный размер Марса и Земли

Средний земной радиус – 6371 км, а масса – 5.97 × 10 24 кг, из-за чего мы стоим на 5-м месте по величине и массивности. Радиус Марса – 3396 км на своем экваторе (0.53 земного), а масса – 6.4185 х 10 23 кг (15% земной). На верхнем фото можно заметить, насколько Марс меньше Земли.

Художественная интерпретация земной и марсианской орбит

Земной объем – 1.08321 x 10 12 км 3 , а марсианский – 1.6318 × 10¹¹ км³ (0.151 земного). Поверхностная плотность Марса – 3.711 м/с², что составляет 37.6% от Земли.

Их орбитальные пути полностью отличаются. Средняя удаленность Земли от Солнца – 149 598 261 км, а колебания от 147 095 000 км до 151 930 000 км. Максимальная удаленность Марса – 249 200 000 000 км, а приближенность – 206 700 000 000 км. При этом его орбитальный период достигает 686.971 дней.

Но их сидерический оборот практически одинаковый. Если у нас – 23 часа, 56 минут и 4 секунды, то у Марса – 24 часа и 40 минут. На фото показан уровень наклона оси Марса и Земли.

Осевой наклон Земли и Марса

Также есть схожесть в наклоне оси: марсианские 25.19° против земных 23°. А значит, от Красной планеты можно ожидать сезонности.

Структура и состав Земли и Марса

Земля и Марс — представители планет земной группы, а значит обладают схожей структурой. Это металлическое ядро с мантией и корой. Но земная плотность (5.514 г/см 3 ) выше марсианской (3.93 г/см 3 ), то есть, Марс вмещает более легкие элементы. На нижнем рисунке сравнивается строение Марса и планеты Земля.

Сравнение состава Земли и Марса

Марсианское ядро простирается на 1795 +/-65 км и представлено железом и никелем, а также 16-17% серы. Обе планеты владеют силикатной мантией вокруг ядра и твердой поверхностной корой. Земная мантия простирается на 2890 км и состоит из силикатных пород с железом и магнием, а кора охватывает 40 км, где помимо железа и магния есть гранит.

Марсианская мантия составляет всего 1300-1800 км и также представлена силикатной породой. Но она частично вязкая. Кора – 50-125 км. Получается, что при практически одинаковой структуре, они отличаются по толщине слоев.

Поверхностные особенности Земли и Марса

Именно здесь отмечают наибольший контраст. Не зря нас именуют голубой планетой, которая переполнена водой. А вот Красная планета – холодное и пустынное место. Там много грязи и оксида железа, из-за которого появился красный окрас. Вода присутствует в виде льда на полярных территориях. Также небольшое количество сохраняется под поверхностью.

Есть сходство по ландшафту. На обоих планетах встречаются вулканы, горы, хребты, ущелья, плато, каньоны и равнины. Марс также способен похвастаться самой большой горой в Солнечной системе – Олимп и глубокой пропастью – Долина Маринер.

Фотография горы Олимп

Обе планеты пострадали от астероидных и метеоритных атак. Но на Марсе эти следы сохранились лучше, а возраст некоторых насчитывает миллиарды лет. Все дело в давлении воздуха и отсутствии осадков, которые на нашей планете разрушают формирования.

Привлекают внимание марсианские каналы и овраги, по которым в прошлом могла протекать вода. Полагают, что причиной создания могла быть водная эрозия. Простираются на 2000 км в длину и на 100 км в ширину.

Атмосфера и температура Земли и Марса

Здесь планеты кардинально отличаются. У Земли есть плотный атмосферный слой, разделенный на 5 шаров. У Марса атмосфера тонкая, а давление – 0.4-0.87 кПа. Земная атмосфера представлена азотом (78%) и кислородом (21%), а у Марса атмосферный состав – углекислый газ (96%), аргон (1.93%) и азот (1.89%).

Это повлияло и на отличие в показателях температуры. Средний земной – 14°C, максимум – 70.7°C, а минимум опускается к -89.2°C.

Читайте также:  Как определить силу давления под водой

Шаттл Индевор на фоне земной атмосферы (оранжевый – тропосфера, белый – стратосфера, синий – мезосфера)

Из-за тонкости атмосферного слоя и дистанции к Солнцу, Марс намного прохладнее. Средняя опускается к -46°C, минимальная достигает -143°C, а прогреться может до 35°C. В марсианской атмосфере также содержится огромное количество пыли (размер частички – 1.5 микрометра), из-за чего планета кажется красной.

Магнитные поля Земли и Марса

Земное динамо обеспечивается вращением ядра, что вырабатывает токи и магнитное поле. Этот процесс крайне важен, ведь защищает земную жизнь. Полюбуйтесь на магнитные поля Марса и Земли на схеме НАСА.

Магнитное поле Земли защищает нас от воздействия солнечного ветра. Марс лишен такой возможности

Земная магнитосфера функционирует в качестве щита, который не позволяет пробиваться к поверхности опасным комическим лучам. Но у Марса она слабая и лишена целостности. Полагают, что это лишь остатки от изначальной магнитосферы, которая сейчас рассредоточена на различных территориях планеты. Наибольшая напряженность ближе к южной стороне.

Возможно, магнитосфера пропала из-за интенсивной метеоритной атаки. Или же все дело в процессе остывания, что привело к остановке динамо 4.2 млрд. лет назад. Дальше за дело принялся солнечный ветер, который снес остатки вместе с атмосферой и водой.

Спутники Земли и Марса

У планет есть спутники. Наша Луна выступает единственным соседом, отвечающим за приливы. Она присутствует с нами давно и запечатлелась во многих культурах. Это не просто один из крупнейших спутников в системе, но наиболее изученный.

Вокруг Марса совершают обороты две луны: Фобос и Деймос. Их нашли в 1877 году. Их имена даны в честь сыновей бога войны Ареса: страх и ужас. Фобос простирается на 22 км, а его отдаленность граничит между 9234.42 км и 9517.58 км. На один проход тратит 7 часов. Полагают, что через 10-50 млн. лет спутник врежется в планету.

Диаметр Деймоса – 12 км, а орбитальный путь составляет 23455.5 км – 23470.9 км. На обход уходит 1.26 дней. Есть также дополнительные спутники, чей диаметр не превышает 100 м. Они могут формировать пылевое кольцо.

Есть мнение, что ранее Фобос и Деймос были астероидами, притянутыми гравитацией. На это намекает их состав и низкий показатель альбедо.

Вывод о Земле и Марсе

Мы рассмотрели две планеты. Давайте сопоставим их главные параметры (Земля – слева, а Марс – справа):

  • Средний радиус: 6 371 км / 3 396 км.
  • Масса: 59.7 × 10 23 кг / 6.42 х 10 23 кг.
  • Объем: 10.8 x 10 11 км 3 / 1.63 × 10¹¹ км³.
  • Полуось: 0.983 – 1.015 а.е. / 1.3814 – 1.666 а.е.
  • Давление: 101.325 кПа / 0.4 — 0.87 кПа.
  • Гравитация: 9.8 м/с² / 3.711 м/с²
  • Средний температурный показатель: 14°C / -46°C.
  • Температурные колебания: ±160°C / ±178 °C.
  • Осевой наклон: 23° / 25.19°.
  • Продолжительность дня: 24 часа /24 часа и 40 минут.
  • Длина года: 365.25 дней / 686.971 дней.
  • Вода: обильная / прерывистая (в виде льда).
  • Полярные ледяные шапки: Да / Да.

Мы видим, что Марс по сравнению с нами – маленькая и пустынная планета. Его характеристики показывают, что колонизаторам придется столкнуться с огромным количеством трудностей. И все же мы готовы рискнуть и отправиться в путешествие. Тем более, что расстояние от Земли до Марса относительно небольшое. Возможно, однажды мы сделаем его вторым домом.

Источник

Что известно ученым о климате Марса?

В освоении космоса человечество заметно сильно продвинулось вперед. Сегодня многочисленные зонды уже посетили все планеты Солнечной системы, включая самую отдаленную – Нептун.

И в первую очередь ученые заинтересовались Марсом из-за его близкого соседства с Землей и специфического красного цвета.

Ставьте, пожалуйста, лайки и подписывайтесь на канал «О планетах» . Это позволит нам публиковать больше интересных статей.

Из 226 космических аппаратов только к Марсу было запущено 46, включая пролетные.

Но уже в 19 веке, до периода активных запусков зондов и станций, ученые знали о наличии на Красной планете атмосферы, благодаря которой формируется определенная погода на Марсе.

Последующие исследования позволили исследователям ответить на вопрос, какая температура на Марсе.

Марсианский климат

Атмосферное давление

Атмосфера Красной планеты более разряжена, чем атмосфера Земли.

Ее среднее давление около поверхности составляет 0,6 кПа, то есть меньше земного в 160 раз.

В течение одного сезона и суток давление атмосферы меняется. Сезонные перепады давления составляют 4 – 8,7 мбар. Разряженность атмосферы непосредственно влияет на формирование в целом холодного климата на Марсе. Планета быстро нагревается и быстро остывает.

Читайте также:  Как влияет гиревой спорт на давление

Газовая оболочка Марса состоит в основном из углекислого газа (95%), на 3% из азота и на 1,6% из аргона. Доли кислорода и водяных паров – менее 1%.

Ученые считают, что такое высокое содержание паров углекислоты связано с вулканической деятельностью. Из-за отсутствия тектонического движения вулканическая магма в течение нескольких миллионов лет извергалась на поверхность с выделением углекислого газа.

Пылевые бури и смерчи

На Марсе постоянно присутствуют частицы пыли, состоящие из оксида железа и имеющие размер 1,5 мкм.

Из-за низкой гравитации пылевые облака поднимаются до 50 метров в высоту.

В результате перепада температур на Красной планете дуют ветра, скорость которых достигает 100 м/с. Особенно часто они наблюдаются в южном полушарии в конце весеннего периода — начале летнего, что связано с большой разницей температур между полушариями.

Образуются пылевые бури, которые иногда охватывают всю планету. Их продолжительность может составлять до 100 суток.

Общий вес пыли, переносимой в течение периода пылевых бурь, может составлять 108 — 109 т, то есть равняется общему весу пыли с марсианской поверхности.

Огромная пылевая буря возникла в сентябре 1971 и длилась до января 1972 года. Масса пылевых частиц составляла 7,8*10-50 – 1,66*10-3 г/см2.

Пылевые бури хорошо видны на фотографиях с орбитальных аппаратов. Но при съемке с поверхности они малозаметны и фиксируются только по резкому скачку давления, температуры и небольшому затемнению неба.

Суточные вариации температур способствуют образованию пылевых смерчей. Скорость воздушных поток при этом может достигать 30 м/с.

Смерчи на Марсе больше напоминают торнадо из-за большой степени разряженности атмосферы.

Пылевые частицы поднимаются ветром вверх на несколько километров , а диаметр пылевого облака составляет сотни километров . Пылевые смерчи — одна из проблем, с которой столкнутся космонавты прибыв на планету.

Облака и осадки

В атмосфере Марса содержание паров H2O составляет менее 0,001%. При низких температуре и давлении воздух становится более насыщенным парами воды.

На высоте 10-20 км пар собирается в облака. Их часто можно наблюдать на снимках экватора, где они появляются в течение всего года. В более высоких атмосферных слоях (выше 20 км) облака образуются из испарившегося углекислого газа. В результате этого процесса облака образуются и на низких уровнях (менее 10 км) на полюсах в зимний период.

Конденсационное происхождение имеют также туманы, которые часто можно наблюдать над низкими участками марсианской поверхности – на дне кратеров, над долинами и каньонами холодной ночью.

Иногда в атмосфере Красной планеты возникают метели. Одну из таких марсоход «Феникс» наблюдал в 2008 году в приполярной области. Эта метель представляла собой виргу – осадки, которые испаряются, не достигнув до поверхности планеты.

Скорость падения частиц была незначительной. Возможная причина возникновения метелей была определена в ходе компьютерного моделирования в 2017 году.

Ученые установили, что после заката на средних широтах, где смена дня и ночи происходит регулярно, облака резко остывают, что может приводить к сильным метелям. При этом скорость движения частиц достигает 10 м/с.

В связи с низкой облачностью и сильными ветрами исследователи допускают возможность выпадения снега на Марсе.

Он уже выпадал на поверхность планеты ранее. Зимой 1979 года «Викинг-2» зафиксировал тонкий снежный покров, пролежавший несколько месяцев.

Времена года

На Марсе есть сменяющие друг друга времена года. Сходство проявляется и в их количестве (на Красной планете их также четыре), и в последовательности — лето, осень, зима, весна.

Смена сезонов на Красной планете происходит по причине наклона на 25° оси вращения к плоскости орбиты.

Продолжительность сезонов в противоположных полушариях разная.

Зима длится дольше и холоднее в южном полушарии, чем северном.

Лето в северном полушарии прохладное и долгое, тогда как в южном – оно короткое, но более теплое. Это происходит из-за большой «сжатости» орбиты.

В фазе перигелия поверхность планеты получает примерно в 1,5 раза больше тепла, чем при нахождении в афелии. Поэтому ледяная шапка на северном полюсе в зимний период разрастается на одну треть расстояния до экватора, а на южном – наполовину.

В результате смены сезонов на Марсе происходит круговорот углекислого газа.

Когда на полюс приходит лето, его ледяная шапка тает и углекислый газ испаряется в атмосферу. Потоками ветра он переносится к другому полюсу и вновь замерзает. В результате круговорота CO2 и разных размеров шапок давление атмосферы на планете меняется по мере движения по орбите.

Зимой, когда 30% атмосферного углекислого газа замерзает, давление в зонах полярных шапок заметно снижается.

Температура на Марсе днем и ночью

Температура на Красной планете намного ниже, чем на Земле. Среднее значение этого показателя на Марсе — — 63° по Цельсию.

Сильно разряженная атмосфера не способствует сглаживанию суточных изменений температурного режима. При относительно мягких климатических условиях летом на дневной половине Марса температура составляет +20°C.

Читайте также:  Мойка под давлением с подогревом

При этом на экваторе устанавливается самая высокая температура – воздух прогревается до +27°C.

Марсоходом «Спирит был зафиксирована максимальная температура в +35°C.

Однако, если лето на Марсе по температуре довольно благоприятное и напоминает земное, то зима на Красной планете чрезвычайно холодная и не может сравниться даже с сибирской.

В зимний период ночью температура может составлять -80 — -125°C. При этом на полюсах она падает еще ниже – до -140°C.

Суточные температурные колебания на Марсе не так значительны, как на Меркурии и Луне, которые практически не имеют атмосферы. В районах земли Ноя и «озера» Феникс температура летом меняется от -53°C до +22°C, зимой – -43°C до -103°C.

Оценивая положительные и отрицательные температуры в комплексе, можно сделать вывод, что Марс – очень холодная планета.

Нигде на Земле нет таких мест с экстремальными температурными условиями. В этом плане на некоторых участках поверхности Марса зимней ночью значительно холоднее, чем в Антарктиде.

Причины низких температур

Хотя летом температура на Марсе похожа на летнюю температуру на Земле, средние ее показатели сравнительно ниже, что связано со следующими факторами:

• Расстояние
Марс находится дальше от Солнца, и получает меньше солнечного излучения, чем Земля.

• Грунт
Низкая теплопроводность грунта не способствует сохранению попавшего на поверхность солнечного тепла;

• Атмосфера
Толщина и плотность атмосферы Марса меньше, чем у Земли. Исходя из этого, газообразная оболочка не удерживает тепло от нагретой поверхности.

Как менялась температура на Марсе

Марсоходы и космические зонды периодически фотографируют участки марсианской поверхности с явно заметными признаками эрозии.

Ученые предполагают, что это указывает на наличие воды на Марсе в далеком прошлом.

Если это так, то раньше на планете не было таких низких температур, климат был влажным, шли дожди.

Но согласно исследованиям климат Марса остается неизменным в течение последних 3 миллиардов лет.

Некоторые ученые высказывают версию, согласно которой остывание планеты началось 4 миллиарда лет назад.

Участки с эрозией не исчезли, так как нет тектонического движения плит или водных бассейнов.

В 2008 году специалисты исследовательского центра им. К. Сагана сделали вывод, что за последние 10 лет климат Марса стал более теплым.

НАСА, основываясь на результатах проведенного анализа изменений альбедо (диффузная отражательная способность поверхности) разных частей планеты, подтвердило эту теорию.

В мае 2016 года в журнале Science была опубликована статья с новыми доказательствами потепления климата Марса, сделанными на основе анализа данных Mars Reconnaissance Orbiter. По мнению авторов, потепление на Марсе началось давно, возможно, 370 тыс. лет назад.

Радиация на Марсе

Поскольку у Марса нет магнитосферы, поверхность планеты подвержена сильной солнечной радиации, которая выше, чем на Земле и губительна для живых организмов.

Но согласно данным с марсохода Curiosity радиационная обстановка на Марсе в безветренный день не обладает негативным влиянием на человека.

Однако в период солнечной бури уровень радиации резко возрастает и становится очень опасным для здоровья. Также сильнейшее радиационное излучение будет воздействовать на астронавтов в период полета к Красной планете.

Ученые предполагают, что в прошлом у Марса была магнитосфера, основанная на динамо-эффектах. Но после столкновения с большим космическим телом или в результате резкого остывания ядра динамо-эффекты и магнитосфера исчезли.

Уже многое известно ученым о Красной планете: ее химический состав, атмосфера, погода. Но космические исследования Марса продолжаются.

26 ноября 2018 года на планету высадился зонд НАСА InSight. Целью миссии является изучение внутреннего строения, распространения тепла и поиски жидкой воды в слоях грунта.

Изучение климата, а также содержания воды на планете в прошлом поможет ученым в скором времени дать ответ на вопрос о возможности зарождения жизни на Марсе.

Ставьте, пожалуйста, лайки и подписывайтесь на канал «О планетах» . Это позволит нам публиковать больше интересных статей.

Источник

Adblock
detector