Марс – Строение, описание, атмосфера, орбита, поверхность, фото и видео

Внимательный наблюдатель, посмотрев в звёздное небо, может увидеть маленькое красноватое округлое пятно. Это Марс. Данный объект притягивает внимание загадочностью и неослабевающей надеждой, – найти ту самую «ниточку», что откроет великие тайны Вселенной.

Параметры планеты

Первые известные наблюдения за небесным соседом проводились во времена фараонов в Египте, за полторы тысячи лет до нашей эры. Древним астрономам удалось обнаружить «обратное» движение планеты и определить её место на небосклоне между Землёй, поясом астероидов и Юпитером.

Марс – одна из планет Солнечной системы, располагающаяся на четвёртой по счёту орбите, сразу же после Земли. Его размеры:

• радиус – 3396 километров (53 % радиуса нашей планеты);
• протяжённость экватора 21344 км;
• площадь поверхности 144,37 миллиона квадратных километров (28,3 % земной поверхности).

Масса Красной планеты 6,4171×1020 тонн, что равно 10,7 % количества вещества Земли. По своим размерам, она находится на седьмом месте среди спутников нашего Светила.

Марс вращается вокруг Солнца по эллиптической орбите с весьма существенным эксцентриситетом 0,0934. Вот почему расстояние между ними за период обращения изменяется на 42,6 миллиона километров. Эти небесные тела то приближаются, то удаляются друг от друга.

Ряд физических параметров

• Средняя плотность марсианского грунта 3930 кг на один кубический метр. Это меньше удельного веса того, что находится у нас под ногами на 28,7 %.
• Диапазон температурных колебаний в атмосфере Марса достигает 188° C. Зимние холода доходят до -153° C; летом поверхность может прогреваться, достигая +35° C.
• Тело, находящееся в состоянии свободного падения будет испытывать ускорение, 3,711 м/сек за секунду, что равняется 0,378 g.
• Атмосфера планеты сильно разрежена, магнитное поле слабое.
• Ось Марса наклонена под углом 25,2 градуса. Поэтому зиму сменяет весна, лето – осень.

Строение

Строение Марса планеты классическое.

Структура Марса такова, что центр значительно более плотный, чем окружающие слои. Что касается коры и мантии то, как видно из таблицы, они в два раза легче. Средняя плотность планеты указывает на её каменистое строение.

Химический состав

• Кора: 21 %  кремний, 12,7 % – железо, 3,1 % – сера.
• Мантия насыщена сернистым железом. Содержание металлического железа низкое.
• Ядро состоит в основном из железа и серы.

Орбита и вращение

Планета вращается вокруг Солнца по вытянутой эллиптической орбите, со скоростью 24 км/сек. Поэтому расстояние между ними меняется от 206,6 до 249,2 миллиона километров. Период обращения составляет 687 земных суток или 1,88 года. Марсианские сутки – «солы» длиннее наших на 37,5 – 40 минут.

Таким параметрам орбиты планета обязана силам притяжения своих космических соседей. По предположениям учёных ранее Марс имел более округлую орбиту. Возможно даже с меньшим эксцентриситетом, чем орбита Земли.

Ось Марса наклонена на 25,9-25,19 градуса, поэтому времена года сменяют друг друга. Хотя продолжительность их разная. Например, в Северном полушарии тёплый сезон (весна плюс лето) длится 371 «сол».

Температура на Марсе

Из-за отсутствия приличного слоя атмосферы поверхность следующей за Землёй планеты на выходе из Солнечной системы, а значит и менее обогреваемой, сильно охлаждена. Среднегодовая температура колеблется в пределах: – 50°; – 60°C. Имеются факты прогрева полюсов и экватора до + 35°C. Но общей метеорологической картины это не меняет.

Атмосфера

Рассматривая нашего космического соседа, как потенциального обладателя условий жизни, учёные тщательно изучили его атмосферу. Выяснилось много интересного. Но, как это часто бывает в науке, от ряда оптимистических прогнозов пришлось отказаться. И вот почему.
Атмосфера планеты чрезвычайно разрежена – 1 % от величины атмосферного давления Земли. На нашей планете, чтобы получить марсианские условия (в плане силового воздействия газо-воздушного столба), требуется подняться на 35 километров.

Газовая оболочка Марса на 95 % состоит из углекислоты, но вследствие её тонкости, парникового эффекта на планете не наблюдается. Однако вода есть. Хотя не в жидком состоянии. Огромные полярные «шапки» H2O насыщают воздух водяным паром. Исследователи уверены, что обнаружат «моря» внутри планеты. Возможно даже на небольшой глубине.

Интересно, что тонкий слой атмосферы Марса определяет вполне земные климатические условия. Там также дуют ветры, проносятся пыльные бури; бывают туманы и наступают жуткие морозы (иногда до полутора сотен градусов по Цельсию).

Утечка атмосферы

Ещё недавно, основной гипотезой утечки атмосферы с поверхности Красной планеты был недоказанный факт столкновения с космическим телом. Время внесло свои коррективы. В 2013 году межпланетная станция MAVEN провела зондирование Марса. В результате исследований, многое выяснилось.

Миллиарды лет назад планета была тёплой и влажной. Имелись водоёмы, которые вполне могли стать средой обитания живых существ. 4,2 миллиарда лет назад, по неизвестным причинам Марс потерял магнитное поле. Произошла утечка атмосферы в космическое пространство. Она продолжается и сегодня. Правда, гораздо с гораздо меньшей скоростью – 100 граммов в секунду.
Во время солнечных бурь, под воздействием потоков солнечного ветра, процесс потери газового слоя значительно возрастает.

Если не произойдёт никаких изменений, то через пару миллиардов лет атмосфера нашего соседа по космосу исчезнет.

Поверхность Марса

За всё время наблюдений и практических исследований поверхности Красной планеты накопилось богатая история. На её этапах стоит остановиться.

История наблюдений за Марсом и оптические иллюзии

Каналы на Марсе

XIX век. Начало масштабных астрономических наблюдений. Итальянский учёный Джованни Скиапарелли заявляет о существовании каналов, опоясывающих планету. Теория находит широкую поддержку в научных кругах. Была нарисована карта Марса, испещрённая сотнями тонких линий, имевших звучные названия.

Самое интересное, что возникновение подобных геометрических структур объяснялось разумной инженерной деятельностью инопланетян. «Деятельные марсиане используют талую воду полярных ледников для своей хозяйственной деятельности». Сегодня это утверждение вызывает лишь улыбку, а тогда даже маститые учёные разделяли подобную точку зрения.

Действительно, есть на нашем небесном соседе объекты, напоминающие собой прямые линии, но при незначительном оптическом разрешении телескопов. В 1971-1972 годах космический аппарат «Маринер-9» своими чёткими изображениями, при покрытии 85 % поверхности, развеял эту интереснейшую оптическую иллюзию.

Сфинкс на Марсе

Но тут пришло новое сообщение. Шокирующее ещё сильнее. «Человеческое Лицо», «Сфинкс» – чего только не придумывали досужие любители научной фантастики и «жареных» фактов.

Обычная груда камней, сфотографированная станцией «Викинг-1» в 1976 году. Опять же с низким оптическим разрешением, дополненным игрой световой гаммы и богатым воображением лиц, желающих увидеть всюду следы инопланетного разума.

Ледяные полярные шапки

Одним из фактов схожести физико-климатических процессов, протекающих на Земле и Марсе, является существование ледяных «материков» в полярных областях.

Полярные шапки испытывают сезонные изменения. Если Северная увеличивается, значит, Южная убывает и наоборот. Диаметр стабильной части «головного убора» северного полюса достигает 1000 км. Толщина ледяной «корки» доходит до 3,7 км. Максимальный «разбег полей шапок» доходит до 50 градусов южной или северной широты Марса.

Интересно, что Южная полярная шапка при нагревании начинает «дымиться». В связи с весенним таянием, возникают своеобразные гейзеры, выбрасывающие в атмосферу планеты потоки углекислоты вместе с песком, пылью и грязью.

«Моря» и «материки»

Красная планета обладает любопытной особенностью: существенным различием в геологическом строении областей, отходящих на юг и север от экватора. В южной части господствуют возвышенности, имеется множество кратеров. Она более тёмная – «моря». Северная часть, наоборот: гладкая светлая и низкая – «материки».

В чём причина столь разительного отличия, не известно. Специалисты полагают, что подобное могло произойти вследствие смещения литосферных плит или по причине космической катастрофы.

Высохшие «реки» и глубокие колодцы

С оснащением процесса исследований марсианской поверхности специальной аппаратурой, появляются следующие свидетельства работы его водных ресурсов:

• Сухие речные русла.
• Выступающие над грунтом каналы рек.
• Речная дельта в районе кратера Эберсвальде, занимающая 115 км2. Длина русла превышает 60 км.
• Образованные водой минералы.
• Залежи льда.
• Свежие следы протекания солёной воды.
• Остатки пересохшего водного потока.
• Обработанные водой камни.
• Подлёдное озеро, залегающее под слоем льда, глубиной 1,5 км.

Почва

Не вдаваясь в геолого-химические подробности, можно уверенно утверждать, что «марсианский грунт подходит для сельскохозяйственного использования». Именно такое мнение высказал американский специалист С. Кунейвс, после проведения ряда лабораторных исследований. Все необходимые компоненты для жизнедеятельности культурных растений в почве имеются.

Почему Марс так называется?

Своё название Марс получил в честь римского бога войны, из-за красного цвет. Такой оттенок действительно вызывает ассоциации жестоких битв и беспощадных сражений.
Любопытно проследить, как, и в чью честь, именовали планету в древности:

• Египет – «Гор Дашр» (Гор Красный).
• Евреи – «Маадим» (краснеющий).
• Вавилон – «Нергал» (бог зла и подземного царства, звезда смерти).
• Индия – «Мангала» (бог войны).
• Греция – «Арес» (бог войны) или «Пироис» (огненный).

Позже, оба спутники планеты получили имена сыновей Ареса: «Фобос» (страх) и «Деймос» (ужас). Мало того: самое удачное время для развязывания войны по древнеримским канонам – март. Понятно, откуда пошло название первого весеннего месяца.

Почему Марс красный?

Причиной красноватого оттенка планеты является оксид железа. Попросту: ржавчина, составляющая основную часть пыли. Она покрывает Марс слоем от нескольких миллиметров до двух метров (нагорье Фарсида). Оксид железа с помощью ветров, создающих восходящие потоки воздуха, поднимается в атмосферу. Его и видно из космоса.

На самом деле поверхность Марса имеет весь спектр цветов: жёлтый, бурый, золотистый, коричневый, рыжий, зелёный. Всё зависит от химического состава грунта.

Спектральный анализ, проведённый аппаратурой, установленной на межпланетной космической станции «Марс-экспресс» дал исчерпывающий ответ на загадку, тысячи лет не дававшую покоя лучшим умам человечества.

Бури на Марсе

Малые размеры Марса, тонкий слой атмосферы, очень слабое давление, – вкупе приводят к постоянному появлению ветров. Планета беспрерывно продувается мощными потоками, летящими со скоростью, достигающей – 100 м/сек. Максимума они достигают в начале лета, за счёт огромной разницы температур Северного и Южного полушария.

Огромные потоки пыли, слабо удерживаемые силой тяжести, вовлекаются в процесс возникновения марсианских бурь. Мощь воздушных вихрей, кружащихся по поверхности астрономического соседа, превосходит все известные пределы. При взгляде из космоса видны лишь жёлтые облака, окутывающие всю планету.

Сроки «жизни» пылевых бурь варьируются от 50 до 100 суток. Иногда, во время прохождения перигелия (ближайшей к Солнцу точка орбиты), явление принимает глобальный характер. Случается это гораздо чаще, чем предполагалось. Один раз в течении 1,88 земного года.

Пылевые смерчи

Есть ещё одно интересное явление, напоминающее земное торнадо. Пылевые смерчи, иначе называемые «пылевыми дьяволами». Они же – башни из пыли, уносящие своими вихревыми потоками атмосферу, а вместе с ней газы и воду с поверхности Марса. Количество этих вертикальных бешено вращающихся потоков исчисляется миллионами: один квадратный километр площади рождает смерч каждые несколько секунд.

Всё бы ничего, но бури и смерчи за счёт трения пыли создают разряды статического электричества, негативно воздействующего на технические устройства. Во время природных катаклизмов мелкие песчинки могут проникать внутрь оборудования. Они же закрывают, «залепляют» рабочие поверхности солнечных батарей и оптических приборов, тем самым блокируя работу исследовательской аппаратуры.

Марсианские достопримечательности

Марс богат на уникальные объекты. Некоторые из них являются единственными во всей Солнечной системе. Будущим путешественникам найдётся, что посмотреть на соседней планете. Даже простое перечисление оставляет неизгладимое впечатление.

Гора Олимп на Марсе

Безусловно, самой знаковой достопримечательностью является гора Олимп с потухшим вулканом. Высотой 26,2 км, шириной доходящей до 85 км. Кратер углублен до 3 км.

Каньоны долины Маринер

Каньоны долины Маринер, длиной до 3 тысяч километров. Жемчужиной её является самое глубокое – до 8 км, ущелье, именуемое каньон Геба. Процесс его образования остаётся загадкой.
Лабиринт Ночи, названный так из-за собственной формы, представляющей систему каньонов.

Совокупность давно недействующих вулканов Элизиум. Морфологические структуры причудливой формы: Медуза Фосса, «Паук», «Кружево», «Канальные узоры». «Застывшие следы ударов капель» – кратеры диаметром до 16 км. Своеобразной загадкой являются отложения в районе экватора. Почему-то они не отражают радиоволны?!Практически, абсолютно вертикальные ледяные скалы в районе полюсов.

Бесконечное богатство форм и пейзажей уникальной планеты способно удовлетворить вкусы самого изощрённого художника-футуриста. А существующие «белые пятна» Марса ждут своих первооткрывателей.

Есть ли жизнь на Марсе?

Риторический вопрос, на который до сих пор не найдено ответа. Есть ряд благоприятствующих обстоятельств. Среди них:

• Наличие воды.
• Присутствие метана и углекислоты в атмосфере.
• Насыщенность грунта минералами и микроэлементами.
• Периодические возникновения положительных температур.
• Электрические разряды.

С другой стороны, существует множество неблагоприятных обстоятельств:

• Высокая степень облучения поверхности планеты «Солнечным ветром» и «Космическими лучами». Уровень радиации на Марсе в сотни раз выше, чем на Земле.
• Постоянная утечка воды.
• Низкая средняя температура.
• Сложные климатические условия: бури, ураганы, смерчи.
• Присутствие химических веществ не совместимых с биологическими структурами.

На сегодняшний день никаких признаков существования микроорганизмов на Марсе не найдено. Нет и органических веществ на Красной планете.

Возможно, где-то в пещерах и расщелинах Марса были или продолжают существовать условия для возникновения жизни. Вопрос остаётся открытым.

Спутники Марса

У ближайшего к нам космического соседа имеются два спутника: Фобос и Деймос.

Физические и орбитальные параметры спутников Марса

Прошлое и будущее марсианских спутников

Взгляды космических исследователей на происхождение спутников противоречивы. Возможно, в прошлом они были астероидами, притянутыми планетой; не исключена версия их возникновения в процессе столкновения.

Что касается будущего, то тут учёные единодушны: Фобосу грозит разрушение, что может привести к созданию вокруг Марса планетного кольца. Его составные части постепенно будут обрушиваться на планету. Деймос имеет иные перспективы, так как постепенно удаляется от Марса.

История изучения Марса

Наблюдение за нашим ближайшим космическим соседом началось египтянами ещё в древности. Позже присоединились: вавилоняне, греки, индусы, китайцы. Внесли свой вклад и арабские астрономы. В астрономических трактатах и сообщениях того времени речь шла о простых измерениях и регулярном отслеживании движения планеты.

Стройность в геометрию Солнечной системы внесли средневековые учёные. Гелиоцентрическая система Коперника расставила Солнце и планеты по своим местам.

С возникновением телескопов наступил новый этап изучения Марса. Первым освоил технику инструментальных исследований Галилео Галилей. Его дело продолжили: Джованни Кассини, Тихо Браге, Иоганн Кеплер. Появились карты марсианской поверхности Гюйгенса, Скиапарелли. Были открыты спутники Красной планеты, выполнены точные расчёты. Работа астрономических обсерваторий продолжается и сегодня.

Новый виток исследования наступил с запуском космических ракет и аппаратов. Началась эпоха соперничества между СССР и США. З9-ть раз отравлялись к Марсу межпланетные космические станции с целью орбитальных исследований, заброса зондов и высадки марсоходов. Сейчас активную работу ведут восемь миссий, в ближайших планах отправить ещё семь.

• 1960 год. СССР. Программа «Марсник» терпит неудачу. «Марс 1960А» и «Марс 1960Б» утрачены из-за аварии на ракете «Молния».
• 1962-63 год. СССР. «Марс 1962А» и «Марс 1962В». Не включилась разгонная ступень. «Марс-1» пролетает вдоль планеты. Но ещё ранее была утрачена связь с аппаратом.
• 1964 год. СССР. «Зонд-2» пролетает мимо планеты (Промазали.. Думал такое только сейчас возможно прим.ред.).
• США. «Маринер-3» терпит аварию: не были раскрыты солнечные батареи, головной обтекатель не отделился. «Маринер-4» делает первые фотографии.

  

• 1969 год. СССР. «Марс 1969А» и «Марс 1969В» не выполнили своей миссии по причине аварии произошедшей с ракетой-носителем.
• США. «Маринер-6» и «Маринер-7» исследовали марсианскую атмосферу и выполнили фотографирование.
• 1971 год. СССР. «Космос-419» выходит из строя при запуске ракеты-носителя. «Марс-2» разбился при сближении с поверхностью планеты. «Марс-3» сделал первую мягкую посадку, но тут же потерял связь. США. «Маринер-8» – очередная авария ракеты-носителя. «Маринер-9» – первый искусственный спутник Марса, выполнивший картографию его поверхности.

  

• 1973 год. СССР. «Марс-4» не выходит на заданную орбиту. «Марс-7» пролетает мимо. «Марс-5» фотографирует поверхность с орбиты. Вскоре произошла разгерметизация приборного отсека. «Марс-6» осуществляет посадку на поверхность, но не выходит на связь.
• 1976 год. США. «Викинг-1» и «Викинг-2» успешно проводят исследования марсианской поверхности.
• 1988 год. СССР. «Фобос-1» и «Фобос-2». Первые аппараты для исследования спутников Марса. Первый потерял связь, второй сделал 37 фотографий Фобоса.

  

• 1992 год. США. «Марс Обсервер» не выходит на связь.
• 1996 год. Россия. «Марс-96» отказ разгонной ступени ракеты.
• США. «Марс Глобал Сервейор» – один из самых успешных рейдов к Марсу, в ходе которого получены фотографии следов марсохода и искусственного космического спутника. «Марс Пасфайндер» и марсоход «Соджорнер» выполнили комплекс исследований по отработке спуска на поверхность Марса, а также запустили в работу первый успешный марсоход.

  

• 1998 год. Япония. «Нодзоми» не удаётся выйти на марсианскую орбиту.
• 1999 год. США. Три неудачные попытки в работе единого функционала из трёх космических аппаратов: две аварии, плюс потеря связи. Комплекс по изучению климата не выполнил возложенную на него задачу.
• 2001 год. США. «Марс Одиссей» – работающий искусственный спутник.
• 2003 год. США. «Спирит» – марсоход, проработавший до 2010 года. «Оппортьюнити» – чемпион среди марсоходов. 15 лет работы. Европейский союз. «Бигль-2» потерял связь после посадки. «Марс-экспресс» – действующий искусственный спутник.
• 2005 год. США. Марсианский разведывательный спутник продолжает выполнять возложенные функции.
• 2007 год. США. «Феникс» совершил посадку в районе полюса и нашёл воду на Марсе.
• 2011 год. Россия – Китай. «Фобос-Грунт» и «Инхо-1» потерпели аварию на выходе с земной орбиты. США. «Кьюриосити» – работающий марсоход.

• 2013 год. США. «Эволюция атмосферы и летучих веществ на Марсе» – действующий искусственный спутник.
• Индия. «Мангальян» – в настоящее время искусственный спутник.
• 2016 год. Европейский союз. «Скиапарелли» потерпел аварию при посадке.
• Европейский союз и Россия. «Трейс Гас Орбитер» работающий исследовательский спутник Марса.
• 2018 год. США. Широкоформатная миссия НАСА состоящая из трёх объектов: аппарата с сейсмометром и двух «кубсатов» (мини-спутников). Цель: создание устойчивой связи в космосе и осуществления функций наблюдения и контроля. Проект был завершён успешно в начале 2019 года.

Марсианские исследования переживают настоящий «бум». В 2020 году планируется 7 миссий. В них должны принять участие целый ряд стран: США, Россия, Китай, Индия, Япония, Объединённые Арабские Эмираты, Финляндия, Испания. Есть намерения и у Европейского союза.

Колонизация Марса

К 2030 – 2033 году возможность запуска космического корабля с экипажем на борту рассматривают такие крупные игроки, как: НАСА США, Роскосмос Россия, Европейское космическое агентство. Объединённые Арабские Эмираты разрабатывают проект «Марс-2117» – своеобразную будущую колонию земных пришельцев.

Имеет интересы на этом поприще ряд частных организаций. Особенно активно ведёт себя Илон Маск, основатель космической корпорации «SpaceX». Он напористо продвигает свои коммерческие проекты, сопровождающиеся перспективными в финансовом плане соображениями.

Проблем и трудностей много, но цели невероятно заманчивые. Кто не хочет быть первым человеком, ступившим на Марс! Уже ведётся набор в космические экипажи. Не исключено, что кто-то из числа будущих астронавтов сможет повторить «маленький шаг» знаменитого Нила Армстронга.