Времена года на Марсе.

Из школьного курса географии и астрономии мы знаем, что смена времен года на Земле происходит не потому, что Земля подходит ближе к Солнцу или удаляется от него, а от того, что земной экватор наклонен к плоскости земной орбиты под углом 23,5 градуса. Из этого следует, что земная ось располагается не перпендикулярно, а наклонно.

При движении Земли вокруг Солнца направление земной оси не изменяется. Она все время направлена своим северным концом на Полярную звезду. Поэтому, двигаясь вокруг Солнца, Земля поворачивает к наблюдателю как северное, так и южное свое полушарие.

Аналогичная картина происходит и на Марсе (см. рис. 2). В разных полушариях его одновременно бывают противоположные времена года. Когда в северном полушарии лето, в южном – зима. Если в северном полушарии осень, то в южном – весна. И это потому, что наклон экватора Марса к плоскости его орбиты примерно такой же, как и у Земли, он равен 24°46’. Это и вызывает сезонные изменения на Марсе.

Известно, что от высоты Солнца над горизонтом зависит количество тепла, падающего на данную поверхность. И чем выше поднимается Солнце над горизонтом, тем сильнее оно греет. Разной высотой Солнца над различными местами земного шара объясняется то, что на Земле имеются различные тепловые климатические пояса: жаркий (тропический), два умеренных и два холодных. Кроме того, в каждом году бывают холодные и теплые сезоны. То же самое имеет место и на Марсе. Так же, как и на Земле, происходит четкая смена времен марсианского года и сезонов. За холодной, суровой зимой следует прохладная весна, потом более теплое лето, которое сменяется прохладной осенью. После нее опять наступает холодная зима с ее короткими днями и длинными ночами. Результаты такой смены сезонов хорошо видны в телескоп по таянию полярных шапок. Однако существенная разница тут в том, что орбита Марса лежит от Солнца дальше, чем земная, а скорость движения его по орбите меньше, чем нашей планеты. Поэтому годовой путь у Марса длиннее. Это ведет к тому, что продолжительность оборота Марса вокруг Солнца почти вдвое больше, чем Земли: она составляет 687 земных суток. Своих же «марсианских» суток, которые намного длиннее земных, год Марса содержит 669. Таким образом, марсианский год почти в два раза (а точнее в 1,88) продолжительнее земного.

В летний для северного полушария Земли период (в июле) наша планета более всего удалена от Солнца (152 млн. км.), а в зимний (январь) – менее (147 млн. км.). Разница в 5 млн. км. – незначительная, а поэтому лето в северном и южном полушариях почти одинаково теплое. То же самое можно сказать и о зимних периодах. Но поскольку эксцетриситет Марса больше, то удаление его от Солнца в перигелии составляет 206,7 млн. км., а в афелии – 249, 1 млн. км. В следствие этого Марс в афелии получает солнечной энергии в полтора раза меньше, чем в перигелии. А поэтому климат в северном и южном полушариях весьма различен. Он резко континентальный. Даже на экваторе после жаркого дня, ночью, могут быть заморозки. Перигелийную половину орбиты Марс проходит быстрее афелийной. Поэтому лето в южном полушарии, приходящееся на перигелийный период, более короткое, чем в северном полушарии, и более теплое, а зима и суровее. Из-за значительного эксцентриситета орбиты Марса длительность сезонов в разных полушариях значительно различается (табл. 1).

Таблица 1

В зависимости от сезона меняется и продолжительность дня и ночи. В полярных широтах длинный день, продолжающийся почти целый земной год, сменяется столь же долгой ночью. В средних широтах короткие зимние дни увеличиваются с приближением весны и лета и вновь уменьшаются после летнего солнцестояния.

Времена года на Марсе хорошо прослеживаются по его полярным шапкам.

Полярные шапки.

Северный и южный полюсы Марса прикрывают яркие светлые образования, которые по аналогии с земными названы «полярными шапками».

Белый покров в северном полушарии к концу зимы распространяется до широт 50 – 60° и его диаметр достигает от 4000 – 6000 км., а летом сокращается со скоростью 10 – 12 (иногда до 100) км. за сутки до диаметра 700 – 1500 км. Южная шапка тает больше, и в некоторые годы исчезает полностью, что объясняется эксцентричностью орбиты Марса. Вокруг тающей шапки образуется темная кайма, прилегающие к ней детали приобретают ясные очертания, и эта волна улучшения видимости движется к экватору со средней скоростью до 35 км. в сутки, а концу лета заходит даже за экватор до 25° широты другого полушария. Все это очень похоже на то, что происходит на Земле. Наблюдая, например, длительное время Землю с Луны, можно увидеть аналогичную картину. И вполне естественно возникла гипотеза, что полярные шапки Марса состоят из снега или льда. Однако это предположение не единственно возможное. О природе полярных шапок было высказано несколько гипотез.

Некоторые ученые считали, что это облачный покров или туманы. Другие доказывали, что это соляной покров, и в качестве примера указывали на соль, которая на поверхности земных солончаков образует обширные светлые покровы. Большинство же ученых связывало эти шапки со слоем твердой углекислоты – вещества, всем известного под названием «сухой лед». Эта гипотеза получила сравнительно широкое распространение, поскольку она соответствовала данным спектральных исследований, с помощью которых было установлено наличие в атмосфере Марса углекислого газа.

Что изумило ученых, анализировавших фотографии в южной полярной шапки, так это видимая толщина белого покрова, достигающая 80 см. Они считают, что это почти наверняка замерзшая углекислота, поскольку в атмосфере Марса нет достаточного количества воды для столь обширных залежей снега или льда. В пользу такого предположения говорят и температурные измерения. Так, инфракрасный радиометр «Маринера - 7» зарегистрировал у южной полярной шапки минимальную температуру –160°С, а среднюю –118°С, что примерно соответствует температуре замерзания углекислоты при том атмосферное давление, которое существует у поверхности Марса.

Однако по многолетним наблюдениям с Земли установлено, что вещество полярных шапок полностью не исчезает даже при температурах, близких к нулю. Поэтому скорее всего полярные шапки включают в себя как затверденевшую углекислоту, так и небольшое количество замерзшей воды. Не исключено, что под полярными шапками (в слое вечной мерзлоты) имеется также лед.