Сезонные изменения на марсе. Почему происходит смена времен года? Времена года на планетах Солнечной системы
Марс — это суровый, холодный мир, условия на котором очень отличаются от привычных нам. Несмотря на то, что Солнце (при взгляде с поверхности Марса) кажется здесь лишь немногим меньше, чем при наблюдении с Земли, на самом деле Марс находится от него на расстоянии , то есть значительно дальше, чем наша планета (149,5 млн. км.). Соответственно, и солнечной энергии этой планете достается на четверть меньше, чем Земле.
Однако расстояние от Солнца — только одна из причин того, почему планета Марс — холодная планета. Вторая причина — это слишком тонкая , состоящая на 95% из углекислого газа, и неспособная удержать достаточного количества тепла.
Почему атмосфера так важна? Потому что для нашей (и любой другой) планеты, она служит своего рода «термобельем», или «одеялом», препятствующим слишком быстрому остыванию поверхности. А теперь представьте, что если на Земле, с её весьма плотной атмосферой, в зимние периоды температура падает в отдельных регионах до -50-70 градусов по Цельсию, насколько холодно должно быть на Марсе, чье одеяло-атмосфера тоньше земной в 100 раз!
Снег на Марсе — пейзаж, как его увидел один из марсоходов на поверхности красной планеты. Честно говоря, у нас в Якутии я наблюдал точь в точь такие же пейзажи
Температура на Марсе днем и ночью
Итак, Марс это безжизненная и холодная планета, из-за тонкой атмосферы напрочь лишенная шанса когда-нибудь «согреться». Однако какая температура обычно наблюдается в марсианских условиях?
Средняя температура на Марсе составляет что-то около минус 60 градусов по Цельсию. Чтобы вы понимали насколько это холодно, то вот и пища к размышлению: на Земле средняя температура составляет +14,8 градусов, так что да, на Марсе весьма и весьма «прохладно». Зимой, в районе полюсов, температура на Марсе может опускаться до -125 градусов по Цельсию независимо от времени суток. Летним днем, вблизи экватора, на планете относительно тепло: до +20 градусов, однако ночью столбик термометра снова упадет до -73. Ничего не скажешь — условия просто экстремальные!
С падением температуры, частички двуокиси углерода в атмосфере Марса замерзают и выпадают в виде инея, покрывая поверхность и скалы планеты подобно снегу. Марсианский «снег» мало напоминает земной, ведь его снежинки по размерам не превышают размеров клеток-эритроцитов в человеческой крови. Скорее такой «снег» напоминает разряженный туман, оседающий на поверхность планеты по мере замерзания. Впрочем, как только настанет марсианское утро, и атмосфера планеты начнет прогреваться, углекислый газ вновь превратится в летучее соединение, и снова покроет всё вокруг белым туманом, пока не испарится полностью.
Ледяные шапки Марса в хороший телескоп видны даже с земли
Сезоны (времена года) на Марсе
Как и у нашей планеты, ось Марса несколько наклонена относительно плоскости, что в свою очередь означает, что также как на Земле, на Марсе есть и 4 сезона, или времени года. Однако из-за того, что орбита Марса вокруг Солнца напоминает не ровный круг, а несколько смещена в сторону относительно центра (солнца), длина марсианских времен года тоже неравномерна.
Так, в северном полушарии планеты, самым длинным сезоном является весна , которая длится на Марсе целых семь земных месяцев. Лето и осень примерно шесть месяцев, а вот марсианская зима — самое короткое время года, и длится только четыре месяца.
Во время марсианского лета, полярная ледяная шапка планеты, состоящая в основном диоксида углерода, значительно уменьшается в размерах и может совсем исчезнуть. Впрочем, даже короткой, но необычно холодной марсианской зимы достаточно, чтобы нарастить её снова. Если где-то на Марсе и есть вода, то скорее всего искать её нужно на полюсе, где она заключена в ловушке под слоем замерзшего углекислого газа.
Помню, как в детстве время тянулось поразительно медленно. Помню, как затянувшимся летом мы мечтали о катаниях с ледяных горок, а бесконечной зимой – о купаниях в речке. С возрастом выяснилось, что на нашей необъятной планете в один и тот же период года сосуществуют лютая зима и жаркое лето, прохладная весна и дождливая осень, и что легко можно, с помощью самолётов, переместиться в местечко с нужными погодными условиями. Только во взрослой жизни мы уже не торопим время и радуемся любым сезонным изменениям: и первому снегу, и весенним цветам, и летним урожаям, и осеннему золоту.
В связи с этим возникают вопросы:
- с чем связана смена времён года?
- везде ли на нашей планете наблюдаются четыре времени года?
- а как обстоят дела со сменой времён года на других планетах нашей Солнечной системы?
Смена времён года
Если рассматривать движение Земли относительно Солнца, то окажется, что ось нашей планеты наклонена к плоскости её движения под углом 66,5°. Отсюда следует, что в каждой точке земной траектории разные участки поверхности планеты получают неодинаковый поток солнечного тепла.
Максимум энергии получает Северное Полушарие, когда планета развёрнута к нашей звезде своим Северным Полюсом. В этот период года на полюсе идёт полярный день, и в Северном Полушарии – лето. Но на, находящемся в это время в тени, Южном Полюсе – лютая полярная ночь, а в Южном Полушарии – зима.
Через шесть месяцев Земля подставит Солнцу Южный Полюс, и сезоны изменятся на противоположные.
Где наблюдается четыре времени года
Ближайшая к солнцу часть земного шара – это тропики.
Там солнечные лучи падают на тропический пояс под углом от 66,5° до 90°, и лето царит практически круглый год.
Чем дальше от жаркого экватора, тем под меньшим углом лучи падают на Землю, уменьшая при этом солнечный поток энергии, приходящийся на единицу площади.
Наиболее чётко прослеживается смена сезонов в средних широтах, где изменение угла падения лучей и длительность светового дня зависит от времени года.
Сезонность уходит в заполярье в вечную зиму, где лето совпадает с холодным полугодовым днём, а зима – с лютой полугодовой ночью.
Времена года на планетах Солнечной системы
Планета Марс имеет почти такой же угол наклона (64,8°) к своей орбите и почти такие же сутки (24 ч 37 мин), поэтому смена сезонов на Марсе проходит приблизительно так же, как у Земли.
У других планет эти параметры отличаются значительно. У Меркурия, Венеры и Юпитера, можно сказать, нет смены времён года, их оси почти перпендикулярны орбитам. А планета Уран вообще практически лежит на боку (7,7°).
И несмотря на быструю смену суток (17 ч), полярная ночь и полярный день там длятся по 42 земных года, поскольку один оборот вокруг Солнца планета совершает за 84 года.
Красная планета - второе название Марса, который достаточно близко расположен к Земле. Осуществлять наблюдение «соседки» на звёздном небе вполне возможно без телескопа.
Марс, относящийся к Земной группе, является четвёртой планетой от Солнца. Для сравнения: Земля занимает третью позицию в нашей Солнечной системе.
Красная планета - наша «соседка»
Название «красная» в первую очередь связано с её оттенком.
Из-за высокого содержания окислов железа цвет её поверхности слегка красноватый. Что касается относительно Земли, то почти в два раза. Диаметр планеты примерно вполовину меньше Земного.
Сколько длятся сутки на Марсе?
Период обращения Марса вокруг Солнца составляет 687 земных суток. То есть год на Марсе длится практически в два раза дольше, чем на Земле.
Это связано с тем, что дистанция к нему в 1.62 раза больше, чем от нас к Солнцу, и период обращения, естественно, занимает больше времени.
Сколько длятся сутки на Марсе? Продолжительность суток на Марсе достаточно близка к Земным показателям. Только у данной планеты нашей Солнечной системы этот период максимально близок к нам по сравнению с остальными.
Относительно длительности, то сутки на Марсе в часах, привычных для нашего понимания, составят 24 часа 37 минут.
Этот показатель незначительно превышает Земные сутки. Причиной того, сколько длятся сутки на Марсе, в первую очередь является скорость обращения Красной планеты вокруг своей оси.
Продолжительность суток на планетах нашей солнечной системы
То, какую имеют длительность сутки, напрямую зависит от дистанции к Солнцу и скорости вращения вокруг собственной оси каждой планеты. Различают сутки звёздные и солнечные.
Величина различия между ними зависит от сочетания двух факторов - это периоды обращения вокруг Солнца и обращения вокруг своей оси.
Рассмотрим длительность суток и года на других планетах и сравним с тем, сколько длятся сутки на Марсе и Земле.
Первая и самая - это Меркурий. Звёздные сутки на составляют 59 земных суток, а солнечные длятся порядка 176.
Что касается Венеры, то из-за её обращения в противоположную сторону звёздные сутки имеют продолжительность 223 земных суток, а солнечные составляют 117 суток.
Земля же имеет 24 часа в солнечных сутках, звёздные сутки немного короче и составляют 23 часа 56 минут.
Продолжительность суток на Марсе звёздных и солнечных подобна длительности на Земле. И составляют соответственно 24 часа 37 минут и 24 часа и 40 минут. То есть день на Марсе длится 24 часа 40 минут.
Что касается планет-гигантов, то на Юпитере она равна почти десяти часам, на Сатурне - около 10 часов 34 минут. На Нептуне же - примерно 16 часов, и на Уране - 17 часов и 15 минут. Различие между солнечными и звёздными сутками на этих планетах незначительно. Это связано с продолжительным периодом обращения вокруг Солнца.
Как мы видим, из всех планет по длительности, в сравнении с Землёй, наиболее сходен Марс.
День на Марсе, так же как и на нашей планете, на четыре минуты длиннее, чем звёздные сутки.
На остальных планетах различие более значительно, столь большое сходство не наблюдается.
День на Марсе такой же, как и на Земле
В 2023 году планируется В этот раз, в отличие от обычных зондов, исследующих планету, на борту космического корабля полетят люди.
Эта достаточно сложная миссия сопряжена с тем, что условия для проживания людей намного труднее, чем на родной планете, и выход на прогулку в открытое пространство невозможен без средств защиты.
Одним из вопросов по адаптации новых марсианских жителей является реакция организма на то, сколько длятся сутки на Марсе, в отличие от Земных условий.
Будет ли при этом полноценная биологическая адаптация? По мнению физиологов, столь небольшое отличие в 37 минут будет достаточно легко воспринято поселенцами.
Ожидается много сложностей, но, возможно, несмотря на на Марсе, столь похожий на наш, будет напоминать астронавтам родной дом. Недаром Красную планету называют близнецом Земли. Её сходство велико, но пригодность для проживания минимальна.
На фоне высокого уровня радиации для защиты поселенцев планируется строительство жилых комплексов, специально разработанных для защиты от достаточно жёстких условий.
На Марсе практически нет атмосферы, повышенная разряжённость. В воздухе планеты присутствует в основном углекислый газ.
Что касается климата, то он достаточно суров. На экваторе в летнее время температура максимально поднимается до отметки +27 градусов Цельсия.
Благодаря этому смена времён года схожа с привычными здешними условиями. Но все же год на Марсе длиннее земного почти в два раза и составляет почти 687 дней.
Исходя из того, сколько длятся сутки на Марсе, и из общего числа дней в марсианском году, получим, что первые поселенцы увидят Солнце в течение марсианского года 668 раз.
Астронавты будущего
В связи с этим у организаторов и учёных миссии существует ещё одна проблема, которая технически почти решена. Она связана с синхронизацией нашего и Марсианского времени. Научным термином «Сол» называют день на Марсе или продолжительность суток.
Именно таким образом новые жители Марса станут именовать свой день и говорить, что прошло два или три сола. Что же, будем надеяться, что столь грандиозная миссия станет удачной и откроет новую межпланетную эпоху будущего.
Суровый климат Марса отличается своими погодными условиями, обусловлено это тонкой атмосферой, неспособной удерживать тепло и огромным расстоянием до Солнца. В сравнении с Землей в 1.52 раза дальше соответственно и солнечного тепла получает меньше как результат там очень холодно.
Сезонные изменения времен года Марса
Есть ли на Марсе времена года?
Вопрос, наблюдается ли смена времен года на Марсе, уже давно закрыт. Экватор планеты расположен относительно плоскости его орбите под наклоном, его угол равен 25,19°. Именно из-за такого отклонения и происходит смена времен года на Марсе. Все дело в том, что при движении Марса вокруг Солнца направление оси не изменяется. Поэтому Марс, двигаясь по орбите, поворачивает один раз в 24 месяца к солнцу северное, а через 12 месяцев южное полушарие в среднем на 5 месяцев. В этот период полушарие планеты получает больше солнечного света, а значит и прогревается больше, образуя более теплый климат. По этой причине прослеживаются сезонные изменения, а на полушариях наблюдаются противоположные времена года.
Сезонные изменения на Марсе
Если на Марсе есть смена времен года как на Земле, то там есть и 4 сезона. Последовательность аналогична нашей – за зимой идет весна, затем лето, далее – осень. Сезонные изменения марсианского года неравномерны все потому, что орбита имеет эллиптическую форму, а центр орбиты относительно Солнца смещен в сторону. Так весна – самое длительное время года на Марсе, она продолжается иногда до семи месяцев. Самое короткое время года – зима, всего около четырех месяцев. Лето и осень занимают примерно по шесть месяцев в году. Один полный круг вокруг Солнца протекает за двадцать четыре месяца.
Начало времени года определяется через термин «солнечная долгота». Он обозначает угол от воображаемой линии, которая соединяет планету с Солнцем в день весеннего равноденствия.
Из-за специфического уклонения линии оси сезоны на Марсе ярче проявляются в южном полушарии. Преимущественно заметны перемены на полюсах. Их покрывают образования белого цвета, которые ученые назвали полярными шапками. Длина такого покрова в заполярье к окончанию холодного периода достигает 4000 – 6000 км. На размер влияет то, насколько низко опуститься температура. В начале весны корка начинает медленно уменьшаться. В жару ее протяженность превышает 700 – 1500 км. Там, где кров съежился, встречаются лишь небольшие участки льда.
Покрытие на юге испаряется гораздо быстрее и сохраняется меньше – а в некоторые года практически исчезает. Вокруг растаявшей области образуется темное обрамление, и близлежащие детали приобретают более отчетливые очертания.
Ни одна ледяная толща окончательно не пропадает. Часть, которая лежит даже в летнюю пору, называется «остаточная шапка». Она представляет собой самый нижний уровень ледника, который состоит из воды и пыли. По данным исследователей, массив остатков занимает пару сотен метров.
С наступлением жары отходит только начальная прослойка толщиной не более 1 м. В ее состав входит замерзшая углекислота – сухой лед. Он согревается и поднимается с испарениями в атмосферу, а затем опять нарастает – так образуется новая «шапка».
К сегодняшнему дню разработано несколько идей марсианского календарного исчисления. Основополагающим стало изобретение Томаса Гангале 1985 года. Разработанный им Дариский календарь и в дальнейшем усовершенствованный, стал наиболее вероятным для системы исчисления времени года красной планеты.
Дариский календарь
Он отличался удобством и простотой в использовании. Каждое десятилетие содержит в себе 6 лет по 669 дней и 4 года по 668 дней. Более длительные года встречаются чаще, чем обычные они называются високосными. Дариский календарь предлагает два варианта: сделать високосные года нечетными или в каждом десятилетии ставить их несколько лет один за другим.
Марсианский календарь тесно связан с земными стандартами. Основная единица измерения сол, длительность которого составляет 24 часа 39 минут. Согласно Дариской системе, начало приходится на воскресный день — Sol Solis. За ним следуют другие солы, которые получили наименования от объектов Солнечной системы.
Годовой промежуток делится на 4 квартала по 6 месяцев. В первых пяти из каждой шестерки по 28 дней. Если год високосный, то в финальном 24-ом месяце тоже 28 солов, а не 27.
Новая 7-дневка в месяце приравнивается к его собственному началу. Последний день опускается только тогда, если в месяце 27 дней – это используется для того, чтобы сохранить порядок выходных дней.
Согласно оценкам астрономов, ошибка в Дариском календаре возможная в один сол за 100 лет. Это говорит о достоверности этого плана отсчета времени.
Другие календари
Теория Мартиана – это одна из вариаций Дариского, она была представлена в 2002 году. Он предлагает новые версии распределения марсианских месяцев. Согласно ему, месяцы каждого квартала начинаются с одного дня недели. В четном году 1-ый квартал начинается с воскресенья, 2-ой с субботы, 3-ий с пятницы, 4-ый с четверга. В месяцах первых 3-х кварталов по 42 сола, в 4-ом по 41-му. В нечетном году: первый со среды, второй со вторника, третий с понедельника, четвертый с воскресенья. Количество солов аналогично системе четных годов, единственное отличие в последнем месяце года 42 сола.
1-й год
2-й год
Еще одна концепция марсианского календаря предлагает следующую систему исчисления. Год включает в себя привычные 12 месяцев. В первых двух по 49 солов, в третьем 56, в четвертом и пятом 63. Самый длинный месяц шестой, в нем 66 дней. Далее количество убывает в седьмом и восьмом месяцах по 63 сола, в девятом 56, в десятом и одиннадцатом по 49 и в последнем месяце в году 42 сола.
Смена времен года на Марсе происходит так же, как на Земле. Ярче всего сезонные изменения проявляются в полярных областях. В зимнее время полярные шапки занимают значительную площадь. Граница северной полярной шапки может удалиться от полюса на треть расстояния от экватора, а граница южной шапки преодолевает половину этого расстояния. Такая разница вызвана тем, что в северном полушарии зима наступает, когда Марс проходит через перигелий своей орбиты, а в южном - когда через афелий (т.е. в период максимального удаления от Солнца). Из-за этого зима в южном полушарии холоднее, чем в северном.
С наступлением весны полярная шапка начинает съёживаться, оставляя за собой постепенно исчезающие островки льда. По-видимому, ни одна из шапок не исчезает полностью. До начала исследований Марса при помощи межпланетных зондов предполагалось, что его полярные области покрыты застывшей водой. Более точные исследования обнаружили в составе марсианского льда также замерзший углекислый газ. Летом он испаряется и поступает в атмосферу. Ветры переносят его к противоположной полярной шапке, где он снова замерзает. Этим круговоротом углекислого газа и разными размерами полярных шапок объясняется непостоянство давления марсианской атмосферы. В целом у поверхности оно составляет приблизительно 0,006 давления земной атмосферы, но может подниматься и до 0,01.
«…Кроме того, они открыли две маленькие звезды, или два спутника, обращающиеся около Марса. Ближайший из них удален от центра этой планеты на расстояние, равное трем ее диаметрам, второй находится от нее на расстоянии пяти таких же диаметров». Это строки из романа Джонатана Свифта о приключениях Гулливера, написаны они были в 1726 году, когда никто спутников Марса не видел даже в телескопы, не говоря уже о том, чтобы довольно точно предсказать параметры этих небесных тел. Так, период обращения одного из спутников Марса Свифт угадал с точностью до одной четверти, а другого - до 40 процентов.
Между прочим, Свифт не был единственным великим писателем XVIII столетия, кто «открыл» спутники Марса. Франсуа Мари Вольтер - властитель дум блистательного века Просвещения, сочиняя в 1752 г. фантастическую повесть «Микромегас», тоже упомянул «две луны Марса». Но мельком, без тех подробностей, которые перечислил Свифт, единственным «доказательством» служит такое соображение: одной луны было бы недостаточно, чтобы освещать по ночам столь далекую от Солнца планету!
Однако до подлинного, а не «научно-фантастического» открытия спутников Марса человечеству пришлось ждать еще полтораста лет, до 1877 г., который стал поистине «марсианским». Джованни Скиапарелли в это время буквально поставил на ноги весь астрономический мир, сообщив о существовании на Красной планете «каналов» и «морей». Эта «марсианская горячка» имела под собой и объективную основу: 1877-й год был годом великого противостояния, при котором Марс и Земля очень близко подходят друг к другу. Такими благоприятными условиями не мог пренебречь опытный астроном Эсаф Холл (1829-1907), уже заслуживший себе немалый авторитет как один из лучших наблюдателей и вычислителей в Гарвардской обсерватории и профессор математики в Морской обсерватории (Вашингтон), которому и принадлежит открытие двух марсианских лун.
Узнав об открытии из газет, одна английская школьница предложила Холлу названия для новых небесных тел: богу войны в античных мифах вечно сопутствуют его детища - Страх и Ужас, так пусть внутренний из спутников именуется Фобосом, а внешний Деймосом, ибо так эти слова звучат в древнегреческом языке. Названия оказались удачными и закрепились навсегда.
марс планета зонд спутник
