Содержание
На момент написания статьи (14 мая 2021 г.) НАСА подтвердило открытие 4383 экзопланет, то есть миры за пределами Солнечной системы. Может показаться, что это много, но, учитывая, что Млечный Путь, наша галактика, может содержать около 400 000 миллионов звезд, мы понимаем, что практически ничего не открыли.
Более того, если мы начнем с того, что каждая из этих звезд содержит по крайней мере одну планету, вращающуюся вокруг нее, мы обнаружим, что мы едва идентифицировали 0,0000008% планет в нашей галактике. И что Млечный Путь — всего лишь еще одна из 2 миллионов галактик Космоса. Итак, представьте себе миры во Вселенной.
И, несмотря на это, среди этих 4383 планет, находящихся за пределами Солнечной системы, есть миры, которые, кажется, игнорируют законы физики и все, что, как мы думали, мы знаем об астрономии. Есть очень странные планеты. Экстремальные планеты. Большие планеты. И, конечно же, маленькие планеты.
Присоединяйтесь к нам в этом путешествии по галактике Млечный Путь, чтобы открыть для себя мельчайшие существующие планеты. Вершина с самыми маленькими планетами во Вселенной до достижения Kepler-37b, пока что карлика планет.
Рекомендуем прочитать: «10 самых больших планет во Вселенной»
Вода на Марсе
Ученые считают, что вода на Марсе есть, большая ее часть находится в приповерхностных слоях и, скорее, в виде льда, небольшое ее количество, возможно, есть в атмосфере в виде пара. Очень много льда может быть сосредоточено в полярных шапках. Например, по оценкам специалистов, если бы растаял лед южной полярной шапки, то он бы покрыл поверхность Марса слоем воды в 11 метров.
В 2008 году орбитальный зонд NASA Mars Reconnaissance Orbiter обнаружил на Марсе область вечной мерзлоты, которая находится недалеко от полюсов. Спустя семь лет специалисты NASA объявили, что темные полосы, которые появляются и исчезают на поверхности Марса при смене сезонов, могут образовываться на месте периодических потоков соленой воды. Правда, чуть позже, открытие американских ученых некоторые научные деятели поставили под сомнение и заявили, что эти полосы могут вовсе не иметь никакого отношения к жидкой воде.
В 2016 году американцы сделали очередное открытие. Исследователи заявили, что под равниной Утопия они нашли замерзшее подземное озеро, и в случае, если бы это озеро растаяло, объем воды в нем был бы равноценен объему воды озера Верхнее в США — крупнейшего по площади пресному водоема мира.
В 2018 году вышел доклад международной группы ученых, которая сообщила об открытии с помощью радара MARSIS первого известного постоянного водоема на Красной планете. Речь шла о подледном озере, обнаруженном подо льдом Южной полярной шапки на глубине 1,5 км. Ширина этого озера может составлять 20 км, предполагается, что водоем заполняет жидкая вода. Исследования, проведенные радаром MARSIS, показывают, что жидкая вода в озере могла появиться из-за высоких концентраций в ней перхлоратов, которые способствуют таянию замерзшей воды.
Статья по теме: Есть ли жизнь на Марсе — вопрос, на который ученые уже нашли ответ?
На снимке ниже запечатлен марсианский кратер Королев. В 2018 году орбитальный аппарат Mars Express выяснил, что в кратере может содержаться 2200 км³ водяного льда — примерно столько, сколько воды содержится в канадском Большом Медвежьем озере.
Что касается наличия жидкой воды на поверхности планеты, то в таком виде там она существовать не может. Причина — низкие температуры и низкое атмосферное давление: оно составляет 1/170 от земного. Когда подповерхностный марсианский лед оказывается на поверхности, из-за низкого давления он сразу испаряется — переходит в газообразное состояние, минуя жидкое.
Гравитация на Марсе
Есть ли гравитация на Марсе? Гравитацией называют силу, с которой все тела во Вселенной притягиваются друг к другу. Такое взаимодействие возможно благодаря гравитационному полю, которым обладает абсолютно каждое тело. Сила гравитации выражается с помощью Закона всемирного тяготения, сформулированного И. Ньютоном. Он гласит: сила притяжения тел пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Этот физический закон можно выразить с помощью формулы F=G*m1m2/r2, где:
G –гравитационная постоянная Марса. Равна 6,67*10 -11
M1 – Масса первого тела
М2 – масса второго тела
R – расстояние между ними.
Притяжение Марса и какого-нибудь другого тела также можно определить с помощью этого закона.
Атмосфера и климат
Атмосфера Красной планеты крайне разряжена. Ее основой является двуокись углерода, запасы которой постоянно пополняются в результате активности вулканов. Чуть менее 5% приходится на остальные газы: азот, кислород и озон, метан, аргон и водяные пары. Давление газов в сотни раз меньше земного.
Средняя температура составляет
– 62,9°С, при этом наблюдаются значительные суточные и сезонные колебания
температур. Максимальная температура марсианского лета составляет 53°С, тогда
как марсианской зимой планета может остыть до экстремальных -143°С.
Враждебность климата также обусловливают постоянные ветра, скорость которых может достигать 350 км/ч. Они поднимают в атмосферу огромные массы марсианской пыли, превращаясь в гигантские пылевые бури. Кроме бурь нередко образуются огромные пылевые торнадо с поперечников в сотни метров и высотой более километра.
Прогулки здесь без специального защитного скафандра невозможны. В противном случае, газы, растворенные в крови, образуют множество пузырьков. Это заставит кровь «вскипать», разрывая кровеносные сосуды. Такое состояние (кессонная болезнь) наблюдается на Земле у дайверов и подводников, нарушивших технику подъема с морских глубин.
На Марсе существует поры года. При этом весенне-летний период длится большую часть времени – 371 день. Лето на марсианском юге короткое, жаркое, а на севере – продолжительное, прохладное
Орбита и вращение
Орбита Марса примечательна по трем причинам. Во-первых, ее эксцентриситет является вторым по величине среди всех планет, меньше только у Меркурия. При такой эллиптической орбите перигелий Марса составляет 2.07 х 108 километров, что гораздо дальше, чем его афелий — 2,49 х 108 километров.
Во-вторых, научные данные свидетельствуют о том, что столь высокая степень эксцентричности присутствовала далеко не всегда, и, возможно, была меньше Земной в какой-то момент истории существования Марса. Причиной такого изменения ученые называют гравитационные силы соседних планет, воздействующие на Марс.
В-третьих, из всех планет земной группы Марс является единственной, на которой год длится дольше, чем на Земле. Естественным образом это связано с его орбитальным расстоянием от Солнца. Один марсианский год равен почти 686 земным дням. Марсианский день длится примерно 24 часа 40 минут, — именно такое время требуется планете, чтобы завершить один полный оборот вокруг своей оси.
Еще одним примечательным сходством планеты с Землей является ее наклон оси, который составляет примерно 25°. Такая особенность указывает на то, что сезоны на Красной планете сменяют друг друга точно таким же образом как и на Земле. Тем не менее, полушария Марса переживают абсолютно другие, отличные от земных, температурные режимы для каждого сезона. Это связано опять же с гораздо большим эксцентриситетом орбиты планеты.
Астрономия – детям. Пояснения для будущих космических исследователей
Постигая окружающий мир, не стоит забывать и о самых маленьких членах нашего общества, только делающих свои первые шаги на пути к дальнейшим открытиям. Помочь малышам в этом могут родители и педагоги, раскрыв перед изумлёнными глазами красочную карту звёздного неба. Где вниманию юных чад обязательно будет представлено место нашего космического пребывания – Солнечная система.
Конечно же, их следует познакомить с её строением. Рассказать о Солнце и вращающихся вокруг него небесных телах. Не забыв при этом упомянуть и Земле, подробно рассказав об её ближайших соседях и упомянув даже о том, какая планета идёт до Марса, и какая – после него.
Физические характеристики – объяснение для детей
Сообщая свои подопечным о четвёртой планете Солнечной системы, следует подчеркнуть её размеры, продолжительность марсианского года, не забыв сравнить период обращения Марса вокруг своей оси с аналогичным показателем для Земли.
При этом очень важно сделать акцент на присутствующих там вулканах, кратерах, впадинах и иных достопримечательностях, незаметно намекнув о том, что на планете нет воды, и отсутствует растительность, а климат – достаточно суровый и безжизненный. Прививая тем самым любовь к живой природе
Также стимулируя исследовательский интерес ко всему новому, пока ещё не познанному.
Марсианские спутники – объяснение для детей
Во время таких уроков-лекций весьма естественным будет рассказать о спутниках планет нашей звёздной системы, упомянув о Луне. И, не забыв о воплощённых в мифах верованиях далёких предков, сообщить, что Фобос и Деймос – это спутники (дети) бога Марса и планеты Марс. Здесь вполне уместным будет вспомнить Джонатана Свифта – автора знаменитой книги «Путешествия Гулливера», первым предсказавшим наличие у этой планеты двух лун.
Исследования и миссии на Марс
Что может быть увлекательней для подрастающего поколения, чем рассказы о космических путешествиях и покорениях далёких внеземных миров?! Особенно если речь идёт о ближайшей к нам планете, человеческая миссия на которую может состояться в весьма недалёком будущем.
Первые шаги для неё заложил учёный с мировым именем – Галилео Галилей, а первые космические аппараты направили СССР и США. Позднее к этим державам присоединилось Европейское космическое агентство, Индия, Россия (унаследовавшая космические наработки СССР), Объединённые Арабские Эмираты, Китай.
Благодаря чему мы сегодня имеем самые подробнейшие сведения о Марсе, огромное множество снимком планеты и пять работающих на его поверхности устройств: марсоходов, посадочных аппаратов и марсолётов.
Общие сведения о Марсе
Четвертая планета имеет следующие характеристики:
- экваториальный радиус — 3,396 тыс. км;
- полярный аналогичный параметр — 3,376 тыс. км;
- масса — 642 квинтлн. т (квинтиллион — число с 18 нулями);
- площадь поверхности — 144 млн кв. км;
- средняя плотность марсианской тверди — 3,93 г/см³;
- приблизительный возраст — 4,5 млрд лет (как и у других планет нашей системы).
Сравнительные размеры Марса и Земли
По диаметру Марс примерно в 2 раза меньше нашей планеты, но его масса равна всего около 15% от аналогичного земного параметра.
Орбита и вращение
По наклону оси (25,19°) Марс напоминает Землю, для него тоже характерна смена сезонов года. Полный оборот вокруг оси планета совершает чуть более, чем за земные 24 часа 37 минут. Этот временной период называется солом.
Вид с орбиты планеты Марс.Credit: NASA Solar System Exploration.
Строение и геологические данные
Из-за присутствия в марсианских породах оксида железа планетарная поверхность имеет характерный красный цвет. Некоторые его участки — другого оттенка (коричневого, зеленоватого, золотого). Их тон зависит от химического состава местных почв.
Марс — планета земного типа, в его тверди имеется большое количество минералов, содержащих кремний, атомарный кислород и некоторые металлы. Грунты преимущественно слабощелочные, в них много магния, натрия, калия, хлора.
Внутреннее строение Красной планеты напоминает земное:
- плотное металлическое (железо-никелевое) ядро диаметром 1700-1800 км;
- внешняя кора, простирающаяся на глубину от 50 до 125 км;
- силикатная мантия между ними, представленная сульфидом железа и некоторыми другими веществами.
Орбита Марса. Credit: Engadget RSS Feed.
Исследование Марса
Астрономические изыскания в конце девятнадцатого века привели к сенсации, на Марсе были обнаружены некие каналы. Однако, как вскоре выяснилось, дело было в оптической иллюзии.
Наиболее подробно Красную планету изучили американские космические аппараты. Так, первым аппаратом, достигшим далёкой планеты стал «Марс -1» в 1962 году. В 1965 году другим американским аппаратом «Маринер — 4» были сделаны первые снимки поверхности Марса.
В 1971 году по фотографиям. которые сделал «Маринер — 9» в 1971 были составлены специалистами подробные карты поверхности.
В том же 1971 году уже советский аппарат «Марс -3» совершил первую мягкую посадку на Красную планету.
В последние двадцать лет наступил новый этап в исследовании Марса.
Так, в 1997 году зонд «Марс Глобал Сервейор» смог получить довольно много новой информации, своими объёмами превысившую результаты всех предыдущих изысканий.
Замечание 2
В 2008 году был окончательно решён вопрос о наличии воды на Марсе. Это случилось в результате работы автоматической станции «Феникс», которая села на полюсе и смогла получить воду из грунта.
А в результате работы искусственного спутника «Марс – Одиссей» удалось установить, что спутник Марса, Фобос, скорее всего, является осколком самой красной планеты.
Планета Марс сыграла большую роль и в массовой культуре, поскольку ещё в девятнадцатом веке люди думали, что на Марсе есть не просто жизнь, но и своя цивилизация. Это представление нашло своё отражение в литературе.
В качестве примера здесь можно привести знаменитое произведения английского фантаста Герберта Уэллса «Война миров»; американского писателя Э. Берроуза, создателя не только цикла произведений о Тарзане, но и о приключениях Джона Картера на просторах Марса. Из отечественных авторов отметим «Аэлиту» Алексея Толстого, в которой на Красную планету высаживается десант, состоящий из учёного и красноармейца, причем последний персонаж готов помочь марсианам в построении светлого коммунистического будущего
Таким образом, исследование Марса. по сути только начинается, и впереди человечество ждут новые открытия и новые свершения.
Особенности красной планеты
По сравнению с земной, атмосфера Марса разреженнее, давление её у поверхности в 160 раз меньше. Температура в среднем здесь -40 °С. Летом поверхность красной планеты может прогреваться до +20 °С, а зимними ночами падать до –125 °С.
Марс имеет и оазисы.Земля Ноя, например, обладает районом с температурной амплитудой от –53 °С до +22 °С летом и от –103 °С до –43 °С зимой. Такие параметры вполне сравнимы с нашими, антарктическими.
Пылевые бури.Вследствие резких перепадов температур возникают сильные ветры. Поскольку сила тяжести на планете невелика, в воздух поднимаются миллионы тонн песка. Обширнейшие области оказываются в плену пылевых бурь. Наиболее часто эти бури возникают вблизи полярных шапок.
Пылевые вихри. Похожи на земные, но в десятки раз больше по размерам. Поднимают много пыли и песка в воздух. Такой вихрь очистил солнечные батареи марсохода в 2005 году.
Водяной пар. Воды на Марсе очень мало, но низкое давлении помогает ей собираться в облака. Конечно, они отличаются от земных своей невыразительностью. Над низинными местами вполне могут собираться туманы, и даже вероятно выпадение снега.
Времена года.Земля и Марс во многом схожи.Марсианские сутки всего на 40 минут больше земных. Обе планеты имеют практически одинаковый наклон оси вращения (Земля 23,5°, Марс 25,2°), вследствие чего на Марсе тоже происходит смена сезонов. Это выражается в изменении полярных марсианских шапок. Северная шапка уменьшается в летний период на треть, а южная теряет почти половину.
Олимп.Не случайно этот недействующий вулкан получил такое значимое имя. При диаметре основания в 600 километров он имеет высоту 27 километров. Это почти в три раза выше земного Эвереста. Считается самой большой горой в Солнечной системе.
Огромная площадь, которую занимает основание вулкана, не позволяет увидеть его полностью с поверхности планеты. Диаметр Марса меньше земного вдвое, и поэтому горизонт получается более низким.
Чем Марс похож на Землю и чем от нее отличается
Марс — четвертая от Солнца планета. Свое название получила в честь древнеримского бога войны. Эту планету можно увидеть в небе с поверхности Земли невооруженным глазом, ярче нее только Солнце, Луна и Венера. Если заметите на небе яркую, красноватого цвета немигающую точку — это Марс.
Диаметр Марса равен 6 779 км, Земли — 12 742 км, наша планета почти в два раза больше своего соседа. Площадь поверхности Марса — 145 млн км², Земли — 510 млн км², однако почти 71% поверхности земного шара покрыто водой, получается, что общая площадь суши Земли составляет около 150 млн км². На поверхности соседней планеты воды в жидком состоянии нет, значит, размеры суши Марса и суши нашей планеты приблизительно одинаковы.
Масса Марса примерно в 11 раз меньше массы Земли, что значительно влияет на силу тяжести. У поверхности соседней планеты сила тяжести составляет 38% от земной, то есть она в 2,5 раза слабее. Поэтому 100-килограммовый человек, вдруг оказавшийся на Марсе, будет весить там всего 38 килограммов.
Исследования, проведенные на борту МКС, показывают, что если человек длительное время подвергается влиянию силы тяжести в 1-2 раза меньшей, чем на Земле, он начинает страдать от потери костной ткани, мышечной массы, у него могут начаться проблемы со зрением. Иными словами, такие условия могут нанести непоправимый вред здоровью.
Марс совершает один оборот вокруг своей оси за 24 часа 39 минут 36 секунд, это значит, продолжительность марсианских суток, или, как их называют ученые, солов, практически равна продолжительности земных суток, что хорошо подходит для нашей физиологии.
Что касается одного витка вокруг Солнца, то Марс его делает гораздо дольше, чем Земля — за 687 земных дня, в результате марсианский год длится почти в два раза больше, чем земной.
На нашей планете главная причина смены времен года — наклон земной оси по отношению к плоскости эклиптики, который равен 23,5°. Угол наклона Марса к плоскости орбиты — 25,19°, то есть практически такой же, что и у Земли. Значит, на Марсе, как и на нашей планете, происходит смена времен года. Правда, из-за того, что марсианский год продолжительнее земного, все 4 сезона там длятся гораздо дольше.
Марс находится от Солнца на среднем расстоянии 230 млн км, Земля же — на 150 млн км. Поэтому на соседней планете довольно прохладно: там более холодное лето, чем на Земле.
Температура на поверхности Марса постоянно колеблется. Летом при благоприятных условиях на экваторе в дневное время она может достигать +35°C, а ночью опускаться до -73°C. Такие резкие перепады обусловлены тем, что атмосфера Марса в 100 раз менее плотная, чем атмосфера Земли, а значит, она не способна долго удерживать тепло. Из-за удаленности на поверхность Марса падает всего 43% солнечного света от того общего количества, что доходит до поверхности Земли.
Орбита Марса вокруг Солнца такая же, как и у Земли — эллиптическая. Соседняя планета ближе всего подходит к звезде (проходит перигелий) в разгар зимы в северном полушарии и лета в южном, дальше всего от светила (проходит афелий) находится во время зимы в южном полушарии и, соответственно, лета в северном. Так что климат северного и южного полушарий отличается: летом температура в южных регионах может быть выше, чем в северных, разница достигает +30°C.
Спутники Марса
Если бы гипотетический путешественник посетил Марс, в ночном небе он наблюдал бы не одну луну, а две. Марсианские спутники в 1877 году открыл американский астроном Асаф Холл, чуть позже их назовут в честь древнегреческих богов, олицетворявших страх — Фобос, и ужас — Деймос.
Оба спутника Марса гораздо меньше нашей Луны: диаметр Фобоса 22,5 км, Деймоса — около 12,4 км. Их форма не сферическая, как у Луны, а близкая к эллипсоиду, это натолкнуло ученых на мысль, что Фобос и Деймос — остатки расколовшегося крупного астероида, которые захватила гравитация Красной планеты.
Допустим, у нас есть возможность лицезреть эти спутники в марсианском небе, что бы мы увидели? — Как Фобос поднимается на западе и садится на востоке каждые 11 часов. Что касается Деймоса, то этот спутник совершает один оборот вокруг Марса за 30 земных часов, это значит, что он очень медленно пересекает марсианское небо, между его восходом и заходом проходит 2,7 земных дня.
Поверхность Марса
Площадь всей марсианской поверхности примерно равна площади всей земной суши. Марс на небе выглядит красной звездой, отчего и получил название Красной планеты. Да и в телескоп он тоже красный, и даже на орбитальных фотографиях этот цвет преобладает. Это объясняется большим количеством оксида железа, который содержится в породе под названием маггемит. Из-за неё вся планета имеет «ржавый» цвет.
Под поверхностью есть залежи водяного льда – это доказанный факт. А на поверхности есть минералы, которые могли образоваться только в воде, так что Марс не всегда был сухим, по нему текла вода, притом много. Обнаружены русла рек, промытые на десятки километров. Есть свидетельства, что и в настоящее время на Марсе иногда возникают потоки воды, когда тают полярные шапки.
Особенности поверхности – множество кратеров от упавших метеоритов, большие долины и полярные шапки. На Марсе есть много вулканов, в том числе Олимп – крупнейший вулкан в Солнечной системе, высотой 27 км от основания или 25 км от среднего уровня, и диаметром в 600 км.
Если смотреть на Марс в мощный телескоп, можно заметить, что 2/3 его поверхности более светлые – их называют материками. Остальная треть более темная – эти области называют морями. Конечно, эти моря – просто безжизненные пустыни, где нет ни капли воды, но названия прижились.
Кстати, несмотря на частые пылевые бури на Марсе, темные области никогда не исчезают. Раньше считали, что на них есть растительность, которая не заносится или каждый раз возрождается снова. Сейчас считается, что это просто особенности рельефа – много кратеров и холмов, которые становятся препятствием для ветров, и на которых песок не задерживается.
Моря в основном расположены в южном полушарии, а в северном их всего два – Ацидолийское и Большой Сирт. Южное полушарие вообще сильно отличается от северного. Оно более возвышено – на 1-2 км от среднего уровня, и богато кратерами. А вот в северной половине поверхность планеты, наоборот, ниже, и в основном гладкая – здесь расположены обширные равнины. Почему они так отличаются, ученые спорят до сих пор.
По одной из теорий, вся равнинная северная часть, которая занимает 40% поверхности, может быть кратером от удара очень большого тела, размером с Плутон. Тогда это крупнейший кратер в Солнечной системе, размером 8х10 тысяч километров. Кстати, на планете Марсе итак находится самый крупный известный кратер в Солнечной системе – Эллада, размером в 2300 км и глубиной в 9 км.
На поверхности Марса много следов эрозии от протекавших когда-то лавовых и водных потоков. Есть много разломов, следов оползней, затоплений лавой или водой. Есть места с очень сложным, хаотичным рельефом, которые называются хаосами, из них самый большой хаос Авроры длиной более 700 км.
Каньоны на Марсе. Район хаоса Авроры.
Если южное полушарие богато кратерами, то северное – равнинами и вулканами. Эти ровные поверхности, возможно, во многом возникли благодаря морям растекавшейся когда-то лавы.
Одна из вулканических областей – Фарсида, возвышена на 10 км над средним уровнем, и простирается на 2000 км. На ней находятся очень крупные вулканы, а на краю – крупнейший вулкан Олимп.
Вулкан Олимп даже из космоса выглядит очень внушительно.
Фарсида пересекается тектоническими разломами, и крупнейший из них – долина Маринер, длиной в 4000 км, шириной в 600 км, и глубиной до 10 км. На краях происходят самые крупные в Солнечной системе оползни, а долина – самый крупный известный канон.
Долина Маринер — самый большой каньон в Солнечной системе.
Как видите, планета Марс богата на достопримечательности. Здесь много чего интересного – самый большой каньон с самыми большими оползнями, самый большой вулкан, самый большой кратер… Пылевые бури здесь тоже самые большие, но о них дальше.
