Планета Марс
Общие сведения о Марсе
Марс – это четвертая по удаленности от Солнца планета (четвертая планета Солнечной системы).
Марс относится к планетам земной группы и назван в честь древнеримского бога войны, аналога древнегреческому Аресу.
У Марса есть два естественных спутника – Фобос и Деймос (обозначают «страх» и «ужас»). Имена даны лунам в честь персонажей греческой мифологии, сыновей Ареса.
Марс известен людям с древних времен, когда люди наблюдали за перемещением по небосводу красной звезды, предвестника войн и катаклизмов.
Марс обладает разреженной атмосферой.
Соседями Марса являются Земля и Юпитер, который отделен от Красной планеты поясом астероидов.
Модели предполагают, что Марс состоит из коры со средней толщиной 50 километров (максимальная оценка – не более 125 километров), силикатной мантии и ядра радиусом от 1480 до 1800 километров.
Основными особенностями поверхностного рельефа Марса считаются ударные кратеры, вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки. Самая высокая гора на планетах Солнечной системы Олимп – это потухший марсианский вулкан.
У Марса обнаружено слабое магнитное поле.
Орбита Марса
Среднее расстояние от Марса до Солнца 228 миллионов километров (1,52 астрономической единицы).
Перигелий (ближайшая к Солнцу точка орбиты): 206,655 миллиона километров (1,381 астрономической единицы).
Афелий (самая далекая от Солнца точка орбиты): 249,232 миллиона километров (1,666 астрономической единицы).
Средняя скорость движения Марса по орбите составляет около 24 километров в секунду.
Один оборот вокруг Солнца планета совершает за 799,94 земных суток.
Продолжительность суток на Марсе составляет 24 часа 37 минут 22,7 секунды. Одни марсианские сутки называются солом.
Марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток (солов).
Расстояние от Марса до Земли варьируется в пределах от 55,76 до 401 миллиона километров.
Направление вращения Марса соответствует направлению вращения всех (кроме Венеры и Урана) планет Солнечной системы.
3D-модель Марса
Физические характеристики Марса
Марс – седьмая по размеру планета в Солнечной системе.
Температура на поверхности Марса колеблется в пределах от -153 до +35°C.
Радиус Марса составляет 3389 километров (53% радиуса Земли).
Площадь поверхности Марса составляет 144,37 миллиона квадратных километров (28,3% поверхности Земли).
Средняя плотность Марса составляет 3930 килограмм на кубический метр (71,3% земной плотности).
Ускорение свободного падения на Марсе равно 3,711 метра на секунду в квадрате (0,378 g).
Масса Марса равна 6,4171 х 10 23 килограмма, что составляет около 10,7% от массы Земли.
Сравнительные размеры Марса и Земли
Атмосфера и климат Марса
Атмосферное давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного.
Атмосфера Марса в основном состоит из углекислого газа (95,32%), также в составе присутствуют азот, аргон, кислород, водяной пар, угарный газ и другие компоненты.
Среднее атмосферное давление на Марсе составляет 0,4-0,87 кПа.
Климат на Марсе, как и на нашей планете, носит сезонный характер из-за угла наклона оси 25,2 градуса.
Для северного полушария Марса характерны мягкая зима и прохладное лето, при этом в южном полушарии зима более холодная, а лето более жаркое.
Северная и южная полярные шапки Марса состоят из двух компонентов: сезонного углекислого газа и векового водяного льда.
Для Марса характерны пыльные бури, в том числе охватывающие планету целиком, как в 2018 году.
Исследование Марса
Марс является наиболее исследованной (после Земли) планетой Солнечной системы.
Советские исследования Марса включали в себя программу «Марс», в рамках которой с 1962 по 1973 год были запущены автоматические межпланетные станции четырех поколений, а также программу «Фобос» – две автоматические межпланетные станции, предназначенные для исследования Марса и его спутника Фобоса.
«ExoMars» (Экзомарс) – это совместная программа Европейского космического агентства (ESA) и российской госкорпорации «Роскосмос» по исследованию Красной планеты, основной целью которой является поиск доказательств существования в прошлом и настоящем жизни на Марсе.
В настоящее время на поверхности Марса работают марсоходы NASA «Opportunity» и «Curiosity», исследовательский посадочный модуль «InSight», а на орбите непрерывно трудится несколько орбитальных аппаратов различных космических агентств.
Интересные факты о Марсе
Объект, весящий на Земле 100 килограмм, на Марсе будет весить 37,8 килограмм.
Марсианский потухший вулкан гора Олимп – самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы.
Из-за низкого давления вода не может существовать в жидком состоянии на большей части (около 70%) поверхности Марса.
Идея, что Марс населен разумными существами, широко распространилась в конце XIX века.
Иногда Марс называют «Красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа.
Источник
Период вращения Марса вокруг Солнца
Основные параметры Марса, определяющие влияние на многие свойства этой планеты зародились во время возникновения Солнечной системы. К ним относятся масса, наклон оси вращения, период и форма орбиты. Успешное изучение этих характеристик лежит в основе проекта по колонизации Марса и поиску жизни на этой планете.
Орбита Марса. Причины вращения
Движение по орбите обусловлено влиянием солнечных сил притяжения. Чем массивнее объект, тем выше его гравитационное воздействие на другие объекты в пространстве. Солнце обладает наибольшей массой в Солнечной системе. Его масса составляет 1,98892х1030 килограммов. Благодаря этим характеристикам Солнце имеет гораздо большую силу притяжения, чем Земля и Марс вместе. В последнее время все чаще можно встретить утверждение, что Марс и остальные планеты вращаются вокруг центра масс солнечной системы. И это не является ошибкой, так как ученые установили, что центр масс нашей системы находится практически в центре Солнца.
Из-за воздействия силы притяжения звезды, Марс вытягивает на орбиту вокруг Солнца. Но почему тогда он вращается и не падает на Солнце? Чтобы найти ответ, рассмотрим пример. К длинной веревочке с одной стороны привязан шар, а другой её конец зафиксирован в руке. Если раскрутить этот шар, он будет вращаться вокруг руки, но при этом не сможет отдалиться дальше, чем позволит длина веревки. Марс движется по тому же принципу, сила притяжения Солнца не отпускает его и заставляет двигаться по орбите, а центробежная сила, которая появляется при круговом движении, стремится вытолкнуть планету за пределы траектории его движения. На этом хрупком равновесии между силами и основывается принцип движения Марса в пространстве.
Период Марса вокруг Солнца в два раза длиннее земного. Полный оборот вокруг Солнца он совершает за 687 земных суток. Или 1,88, если измерять в земных годах. Однако это измерение отражает изменение положения планеты относительно звёзд и называется сидерический период вращения.
Можно так же рассчитать период обращения вокруг Солнца относительно Земли — это называется синодический период вращения. Он представляет собой промежуток между соединениями планеты в конкретной точке неба, обычно эта точка — Солнце. Синодический период красной планеты равен – 2,135.
Движение Марса. Основные параметры
Характеристики движения Марса по орбите и вокруг своей оси имеют много общего с земными. Однако, осевое движение Марса более хаотично и нестабильно, чем движение Земли. Во время движения марсианская ось может хаотично и непредсказуемо наклоняться, это объясняется отсутствием у него такого же массивного спутника, как Луна, который силой притяжения регулировал и стабилизировал бы движение планеты. Его спутники, Фобос и Деймос, ничтожно малы, их влияние на скорость вращения незначительно и не принимается во внимание в расчетах.
Характеристики марсианской орбиты
Марс движется вокруг Солнца по круговой орбите, которая не является окружностью, а представляет собой сложную эллиптическую фигуру. Орбита Марса отдалена от солнца на полтора раза больше, чем земная. Она имеет эллиптическую форму, которая образовалась под влиянием на нее сил притяжения других планет Солнечной системы. Ученые установили, что 1,35 миллиона лет назад его орбита представляла собой почти ровную окружность. Эксцентриситет марсианской орбиты (характеристика, которая показывает, насколько орбита отклоняется от окружности) равен 0,0934. Его орбита вторая в системе по эксцентричности, на первом месте Меркурий. Для сравнения эксцентриситет орбиты Земли равен 0,017.
При нахождении планеты в ближайшей к Солнцу точке — перигелии, радиус орбиты составляет 206,7 миллиона километров, при нахождении на максимальном расстоянии от Солнца – афелии, радиус увеличивается до 249,2 миллиона километров. Из-за разницы расстояний меняется количество поступающей на планету солнечной энергии, она составляет 20-30%, поэтому на Марсе наблюдается широкий разброс температур.
Одна из основных характеристик – это орбитальная скорость. Средняя скорость вращения вокруг Солнца равна 24,13 км/с.
Марс удален от Солнца на большее расстояние, чем Земля, поэтому радиус марсианской орбиты так же отличается в большую сторону. Мы уже выяснили, что марсианская траектория движения представляет собой вытянутый эллипс, поэтому её радиус не является постоянной величиной, среднее расстояние до Солнца равно 228 миллиона километров.
Каждый 26 месяцев Земля догоняет Марс по орбите. Это происходит из-за разницы в скорости движения планет (земная — 30 километров в секунду) и меньшего диаметра орбиты. В это время расстояние между планетами минимально, потому удобнее всего планировать космические миссии по изучению планеты в этот период. Это снижает затраты топлива и времени на путешествие, 6-8 месяцев, по космическим меркам это не так уж много.
Осевое вращение
Марс не ограничивается движением только по орбите, он также совершает вращение вокруг своей оси. Скорость экваториального вращения равняется 868,22 км/ч, для сравнения, на Земле она равняется 1674,4 км/час. Сутки на красной планете длятся 24 часа, если вас интересуют средние солнечный день, или 24 часа, 56 минут и 4 секунды, если принимать в расчёт сидерический день. Получается, что красная планета вращается только на 40 минут медленнее Земли.
Вращение обеспечивает на планете не только смену дня и ночи, оно также меняет форму планеты под влиянием центробежной силы, сплющивая ее с полюсов на 0,3%. Изменение формы не так заметно из-за высокой плотности планеты.
Наклон марсианской оси вращения равен 25,19°, земной – 23,5°. Смена марсианских зимне-весенних сезонов происходит благодаря наклону оси вращения и эксцентриситету орбиты. Смена зимнего и летнего сезонов на Марсе происходит в противофазе, то есть, когда в одном полушарии наступает летний период, в другом неизменно начинаются зимние холода. Но из-за формы орбиты, длительность сезонов здесь может растягиваться, а, может, уменьшаться. Так в северном полушарии лето и весна длятся 371 сол. Они наступают, когда Марс находится на участке орбиты, максимально удаленном от Солнца. Потому марсианское лето на севере долгое, но прохладное, а на юге — короткое и тёплое. На Земле времена года распределяются равномернее, так как земная орбита близка к идеальной окружности по форме. Стоит заметить, что Марс вращается вокруг оси хаотичнее, чем планеты с более массивными спутниками, что может в любой момент повлиять на длительность зимне-весенних сезонов.
В 21 веке с помощью современного оборудования изучение движения планеты продвинулось далеко вперед, хотя первые свидетельства, подтверждающие изучение марсианского движения, были обнаружены еще в древнем Египте. Еще в древности учёные рассчитали траекторию движения планеты по ночному небу относительно Земли, и обнаружить ее ретроградное движение. Но красная планета не спешит раскрывать все свои секреты, до сих пор ученым не известны все параметры движения Марса в пространстве. А многие из имеющихся вычислений предстоит уточнить и дополнить.
Источник
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