Период вращения Марса вокруг Солнца
Знать период обращения Марса вокруг Солнца и другие его орбитальные характеристики важно для реализации программы по колонизации Красной планеты.
Причины вращения Марса по орбите
Движение любого небесного объекта вокруг Солнца объясняется действием 2 основных сил:
- гравитации светила, которая притягивает тело и не дает ему улететь в открытое космическое пространство;
- центробежной силы, стремящейся вытолкнуть объект с его траектории и не дающей ему упасть на нашу звезду.
Основные характеристики вращения планеты
Движение Марса вокруг собственной оси и по орбите вокруг центра солнечной системы во многом напоминает земное. Однако есть и различия:
- эксцентриситет марсианской орбиты в 5,5 раз выше, чем у Земли — Красная планета движется по гораздо более вытянутой траектории;
- осевое вращение Марса более нестабильно и хаотично, его ось способна непредсказуемо изменять свой наклон.
Последнее объясняется фактом, что Марс не имеет естественных лун, способных силой своего притяжения стабилизировать и регулировать вращение планеты — ее спутники Деймос и Фобос слишком малы, чтобы оказывать подобное влияние. Кроме того, на наклон оси может воздействовать гравитация соседнего гиганта Юпитера.
Параметры марсианской орбиты
Красная планета движется вокруг центральной точки нашей системы по вытянутой эллиптической траектории. Ученые выяснили, что примерно 1,35-1,5 млн лет назад марсианская орбита была приближена к кругу, но после растянулась под воздействием гравитации соседних космических тел.
Орбитальная линейная скорость планеты составляет 24,13 км/с. Полный оборот вокруг Солнца Марс совершает за 687 земных дней. Направление обращения — то же, что и у подавляющего большинства объектов нашей системы: против движения стрелки часов, если взглянуть на орбиту со стороны условного северного полюса мира. В таком же направлении планета движется и вокруг своей оси.
Для расчетов берут среднее значение расстояния от Солнца до Марса — 228 млн км. Когда планета находится в перигелии, ближайшей точке к светилу, радиус ее орбиты равен 206,7 млн км, в афелии он удаляется на максимальное расстояние от звезды — на 249,2 млн км. Настолько существенная разница объясняет разброс в количестве поступающего на планету солнечного света (20-30%) и температурные перепады на ее поверхности.
Необычную сезонность на Марсе объясняют также большой эксцентриситет траектории и наклон экватора к плоскости орбиты — 25,2° (аналогичный земной параметр составляет 23,5°). Как и на Земле, здесь в одном полушарии планеты длится летний период, во втором — зима, после они меняются местами, но длительность их непостоянна, они могут растягиваться и уменьшаться.
В северном полушарии теплый сезон (лето и весна) наступает, когда планета находится в афелии, поэтому он здесь длинный и прохладный. В южной полусфере это время начинается в перигелии, потому сезон более короткий и теплый. На Земле сезоны распределяются более равномерно из-за того, что наша орбитальная траектория больше походит на окружность.
Противостояния Марса
Каждые 26 земных месяцев Марс и Земля оказываются на минимальном расстоянии друг от друга, а когда наша планета начинает обгонять своего соседа, земному наблюдателю видится, будто последний начал свое движение назад — это ретроградный эффект.
Такие периоды называются противостояниями, при них Солнце, Земля и Марс находятся на одной прямой линии, и это оптимальное время для запуска космических кораблей на Красную планету из-за снижения затрат топлива и продолжительности полета, который продлится всего 7-8 месяцев. Например, такой возможностью воспользовался аппарат Mars InSight, запущенный в марте 2018 г. и удачно совершивший посадку на марсианскую поверхность в ноябре того же года.
Каждые 15 лет наблюдается Великое противостояние — от простого оно отличается тем, что Марс находится на минимальном расстоянии от нашего светила. В это время он виден земному наблюдателю всю ночь, восходит одновременно с закатом вечером на востоке и заходит утром на западе в момент рассвета.
Вращение по оси
Линейная скорость осевого вращения Марса примерно вдвое меньше Земли — 868 км/ч против земных 1674 км/час, но сутки на этих двух планетах длятся почти одинаково: марсианский день равен 24 часам 37 минутам 23 секундам.
Источник
Время вращения марса вокруг солнца
Марс лучше всего наблюдать в периоды его сближения с Землей. Они происходят в среднем через каждые 2 года и 2 месяца, а точнее, через 780 дней. Во время таких «встреч» Марс, Земля и Солнце выстраиваются почти на одной прямой линии. Приблизившийся к нам Марс бывает расположен в стороне неба, противоположной Солнцу, и поэтому особенно удобен для наблюдений в течение всей ночи. Такое положение внешней планеты, когда при наблюдении с Земли она противостоит Солнцу, называется противостоянием.
Однако вследствие вытянутости марсианской орбиты не все противостояния Марса равноценны. Наиболее «тесные» сближения «красной планеты» с Землей — великие противостояния — повторяются через 15-17 лет. Последнее такое «рукопожатие» двух планет произошло 28 августа 2003 года на расстоянии около 56 млн км. Ближайшее произойдет 27 июля 2018 года.
Если посмотреть на Марс в телескоп во время его великого противостояния, то вместо «огненной звезды» мы увидим оранжевый диск. И хотя изображение размывается нашей неспокойной атмосферой и дрожит, впечатление тем не менее сильное, особенно если кто-то наблюдает планету впервые.
Прежде всего привлекает внимание белое пятно в верхней части диска. Это южная полярная шапка Марса. (Напомним, что телескоп дает перевернутое изображение: север — внизу, а юг — вверху.) Так получилось, что в периоды великих противостояний к нам бывает наклонено южное полушарие планеты, и поэтому до начала космических исследований Марса оно было лучше изучено, чем северное.
Большую часть марсианской поверхности занимают желтовато-оранжевые «материки». Их окраска и является причиной того, что Марс виден на небе огненным светилом. Приглядевшись внимательнее, можно различить на светлом фоне «материков» серовато-голубые пятна — «моря». Астрономы, наблюдавшие Марс в XVII-XIX столетиях, не случайно назвали темные пятна морями. Они и впрямь считали их обширными водоемами, подобными земным морям. А оранжевый цвет «материков» воспринимали как цвет пустынь.
Но почему с удалением от центра диска Марса пятна теряют свои очертания, а у его краев совершенно растушевываются? Да ведь это влияние атмосферной дымки! Она усиливается с приближением к краям диска, где толща газа возрастает. Марс, как и Земля, имеет атмосферу!
Если наблюдать несколько ночей подряд, то можно заметить, что пятна медленно перемещаются справа налево и скрываются за левым краем диска планеты. А из-за его правого края появляются новые пятна (речь идет о перевернутом изображении).
Сомнений нет! Планета вращается вокруг оси в прямом направлении (с запада на восток), то есть так, как наша Земля. Наблюдениями было установлено, что полный оборот вокруг оси Марс совершает за 24 часа 37 минут 23 секунды. Это определяет продолжительность марсианских солнечных суток в 24 часа 39 минут 29 секунд. Следовательно, дни и ночи в соседнем мире немного длиннее, чем у нас на Земле.
Накануне великого противостояния, когда Марс бывает повернут к Земле своим южным полушарием, там наступает весна.
И удачливому наблюдателю открывается самая впечатляющая картина сезонных изменений на планете.
| Телескопические исследования Марса обнаружили такие особенности, как сезонные изменения его поверхности. Это прежде всего относится к «белым полярным шапкам», которые с наступлением осени начинают увеличиваться (в соответствующем полушарии), а весной довольно заметно «таять», причем от полюсов распространяются «волны потепления». Высказывалось предположение, что эти волны связаны с распространением растительности по поверхности Марса, однако более поздние данные заставили отказаться от этой гипотезы. Значительная часть поверхности Марса представляет собой более светлые участки («материки»), которые имеют красновато-оранжевую окраску; 25% поверхности — более темные «моря» серо-зеленого цвета, уровень которых ниже, чем «материков». Перепады высот весьма значительны и составляют в экваториальной области примерно 14-16 км, но имеются и вершины, вздымающиеся значительно выше, например, Арсия (27 км) и Олимп (26 км) в возвышенной области Тараис в северном полушарии. Наблюдения Марса со спутников обнаруживают отчетливые следы вулканизма и тектонической деятельности — разломы, ущелья с ветвящимися каньонами, некоторые из них имеют сотни километров в длину, десятки — в ширину и несколько километров в глубину. Обширнейший из разломов — «Долина Маринера» — вблизи экватора протянулся на 4000 км при ширине до 120 км и глубине в 4-5 км. Ударные кратеры на Марсе мельче, чем на Луне и Меркурии, но глубже, чем на Венере. Однако вулканические кратеры достигают огромных размеров. Крупнейшие из них — Арсия, Акреус, Павонис и Олимп — достигают 500-600 км в основании и более двух десятков километров по высоте. Диаметр кратера у Арсии — 100, а у Олимпа — 60 км (для сравнения — у величайшего на Земле вулкана Мауна-Лоа на Гавайских островах диаметр кратера 6,5 км). Исследователи пришли к выводу, что вулканы были действующими еще сравнительно недавно, а именно: несколько сотен миллионов лет назад. Надежда людей обрести «братьев по разуму» воспряла с новой силой после того, как А. Секки в 1859 и, особенно, Д. Скипарелли в 1887 (год великого противостояния) выдвинули сенсационную гипотезу, что Марс покрыт сетью рукотворных каналов, периодически наполняющихся водой. Появление более мощных телескопов, а затем и космических аппаратов не подтвердило этой гипотезы. Поверхность Марса представляется безводной и безжизненной пустыней, над которой свирепствуют бури, вздымающие песок и пыль на высоту до десятков километров. Во время этих бурь скорость ветра достигает сотни метров в секунду. В частности, с переносами песка и пыли связывают сейчас те «волны потепления», о которых упоминалось выше. |
Еще в 1784 году английский астроном У. Гершель обратил внимание на периодические изменения размеров полярных шапок Марса. Зимой они растут, будто накапливают снег и лед, а с приходом весны быстро тают. По мере того как таяние усиливается, находящиеся вблизи «моря» как бы оживают: темнеют, приобретают серовато-голубые тона. Постепенно «волна потемнения» распространяется к экватору. А в следующем марсианском полугодии такая же волна движется к экватору от противоположного полюса планеты.
Эти регулярные сезонные перемены многие наблюдатели приписывали весеннему пробуждению марсианской растительности за счет возрастания притока влаги и тепла. Только если у нас, на Земле, весна распространяется с юга на север, то на Марсе она шествует от полюсов к экватору! И хотя это выглядит странно, зато весьма заманчиво. Можно было подумать: на соседней планете есть жизнь!
Природные условия на Марсе определяются не только сменой дня и ночи, но и сменой времен года. Климатические же особенности сезонов зависят от наклона экватора планеты к плоскости ее орбиты. И чем больше этот наклон, тем контрастнее перемены в продолжительности дня и ночи и в облучении поверхности планеты солнечными лучами.
| Атмосфера на Марсе разрежена (давление порядка сотых и даже тысячных долей атмосферы), и состоит, в основном, из углекислого газа (около 95%) и малых добавок азота (около 3%), аргона (примерно 1,5%) и кислорода (0,15%). Концентрация водяного пара невелика, и она существенно меняется в зависимости от сезона. Существование воды на Марсе — один из главных вопросов в изучении этой планеты. В 2004 марсоходы «Спирит» и «Оппортьюнити» показали наличие воды в пробах марсианского грунта. Есть все основания полагать, что воды на Марсе немало. На такую мысль наводят длинные ветвящиеся системы долин протяженностью в сотни километров, весьма похожие на высохшие русла земных рек, причем перепады высот отвечают направлению течений. Некоторые особенности рельефа явно напоминают выглаженные ледниками участки. Судя по хорошей сохранности этих форм, не успевших ни разрушиться, ни покрыться последующими наслоениями, они имеют относительно недавнее происхождение (в пределах последнего миллиарда лет). Где же теперь марсианская вода? Высказываются предположения, что вода существует и сейчас в виде мерзлоты. При весьма низких температурах на поверхности Марса (в среднем ок. 220 К в средних широтах и лишь150 К в полярных областях) на любой открытой поверхности воды быстро образуется толстая корка льда, которая, к тому же, через короткое время заносится пылью и песком. Не исключено, что благодаря низкой теплопроводимости льда под его толщей местами может оставаться и жидкая вода и, в частности, подледные потоки воды продолжают и теперь углублять русла некоторых рек. |
Экватор Марса наклонен к плоскости его орбиты на угол около 25 градусов, а у Земли он составляет 23 градуса 26 минут дуги: разница почти незаметная. Поэтому при смене времен года на Марсе видимое движение Солнца над горизонтом должно совершаться примерно так, как и на Земле. Различие лишь в продолжительности времен года. Там они много длиннее. Ведь Марс находится в среднем в 1,524 раза дальше от центрального светила, чем наша Земля, и обращается по орбите за 687 земных суток. Другими словами, марсианский год равен почти двум земным годам.
Климат Марса суровый, пожалуй, суровее, чем в Антарктиде. И весна на Марсе совсем не такая, как у нас на Земле.
В 1877 году научный мир потрясло неожиданное открытие: на Марсе каналы! Это был год великого противостояния Марса. Итальянский астроном Дж. Скиапарелли решил составить подробную карту поверхности Марса. Под ясным небом Милана он старательно делал зарисовки Марса и, конечно, не подозревал, что эти наблюдения принесут ему всемирную известность. Скиапарелли обладал прекрасным зрением и заметил на Марсе то, чего не замечали другие астрономы, а если и замечали, то не обращали внимания. Это были длинные и тонкие прямые линии. Они соединяли полярные шапки Марса с экваториальными областями планеты, образовывая сложную сеть на оранжевом фоне марсианских «материков». Скиапарелли назвал их каналами. «Каждый канал,- сообщал он о своем открытии,- заканчивается в море или же соединяется с другим каналом, и не известно ни одного случая, где бы канал прерывался среди суши».
Идея о каналах как о сооружениях, созданных мыслящими существами, особенно захватила американского астронома П. Ловелла. В 1894 году он построил в штате Аризона (вблизи Флагстаффа на высоте 2200 м над уровнем моря) обсерваторию, предназначенную специально для наблюдений Марса.
Уже тогда ученые догадывались, что климат Марса чрезвычайно сухой и что большую часть его поверхности занимают обширные пустыни. И Ловелл приходит к выводу: разумные обитатели Марса, владеющие более совершенной техникой, чем мы, ведут наступление на пустыню: на поверхности умирающей от жажды планеты они возводят грандиозные ирригационные сооружения.
Спор об удивительных каналах длился около 70 лет. И только космические исследования показали, что никаких искусственных каналов на Марсе нет. А эффект сплошных линий, наблюдаемых на Марсе в небольшие телескопы, — оптический обман. Однако вера в разумных марсиан на этом не была исчерпана. Людские умы стала будоражить природа крошечных спутников Марса Фобоса и Деймоса. Вспомним: была высказана гипотеза, что они искусственные. А коли так, то спутники созданы марсианами.
В середине XX столетия было замечено, что с Фобосом про исходит что-то неладное. Его движение почему-то ускоряется, а орбита постепенно сокращается. Другими словами, спутник по спирали приближается к планете. Если так будет продолжаться дальше, то через 20 млн лет Фобос должен непременно упасть на Марс!
Поначалу ученые не вникали в сущность данного явления. Но вот у Земли появились искусственные спутники. Торможение в верхних слоях атмосферы заставляло их двигаться по спирали и снижаться. Вот тут-то и вспомнил советский астрофизик Иосиф Самуилович Шкловский (1916-1985) о странном движении Фобоса. Его ускорение могло быть вызвано сходной причиной — сопротивлением марсианской атмосферы. Ученый подсчитал, что торможение возможно только в том случае, если средняя плотность спутника в тысячу раз меньше плотности воды. Значит, Фобос внутри пустой! А полым может быть только искусственный спутник. Некоторые приняли такой вывод в пользу существования разумных марсиан.
Если вам понравился сайт, будем благодарны за его популяризацию 🙂 Расскажите о нас друзьям на форуме, в блоге, сообществе. Это наша кнопочка:
Код кнопки:
Политика конфиденциальности Об авторе
Источник