Марс – это один из представителей земной группы, средняя температура поверхности которой ниже нуля. Он ближайший из наших соседей, а потому его исследование особо интересует человечество. В перспективе это вариант первой межпланетной колонизации. А знания температурных режимов это понимание изначальных условий колонизации. Сведения о температурном режиме Марса позволят строить теории о температурах других планет.
Какая температура на Марсе
Первые наблюдения за красной планетой начались еще в 18 веке. Тогда это были просто наблюдения, которые не могли ничего сказать о температуре Марсе. Но уже в 20 годах прошлого века ученые помещали термометр в фокус телескопа-рефлектора, тем самым определяя температуру поверхности. На тот момент показатели у разных ученых разнились: от -28 градусов до -60. Ученые обладали разным оборудованием с разной погрешностью измерений, но столь большой разброс только подогрева научный интерес.
В 50 годы накопилось достаточно информации, стали известны факты о положительных температурах на экваторе. В 1956 году группой американских ученых были проведены исследования, которые подтверждали низкие температуры на полюсах.
Минимальная температура, зафиксированная на полюсе Марса -153 0С.
Наибольшую ценность представляли наблюдения во время Великого противостояния, то есть момента максимального сближения Марса и Земли. Позднее с развитием научного прогресса спустя несколько неудачных попыток запуска марсоходов удалось получить первые снимки полюсов красной планеты. Это позволило подтвердить температуру на полюсах в -125 градусов Цельсия. Наука не стоит на месте и год от года совершаются новые открытия.
Средняя температура на поверхности красной планеты -63 0С.
При этом на экваторе термометр показывает привычные 18 0С. Вполне достаточно для выращивания растений и основания колоний, но есть весьма емкая проблема. Давление в нем достигает величины 0,6 кПа, что очень мало. Для сравнения: одна атмосфера равняется примерно 100 кПа, а это в 110 раз больше озвученного значения. Из-за этого воздушное пространство разряжено, в таком случае на небольших разницах высот в 1,5-2 метра возникает разница в несколько десятков делений термометра. В жару верх грунта может прогреваться до 27 0С, но на небольшой возвышенности быстро падает до нуля.
В 2004 году на планету приземлился один из марсоходов исследовательской миссий НАСА. Аппарат назывался «Спирит». Устройство действовало на планете до января 2009 и в числе прочих данных, были получены новые сведения о температуре на поверхности.
Максимальная температура, зафиксирована на экваторе Марса +35 0С.
Это на 5 градусов больше предыдущего значения, что свидетельствует о возможном потеплении.
Температура на Марсе днем и ночью
Марсианские сутки всего на 40 минут дольше земных. При этом температура днем и ночью может колебаться от +8 днем до -120 ночью.
Год на красной планете длится в два раза дольше земного, но при этом также делится на 4 сезона. Каждое время года здесь отличается своим температурным режимом.
- Летом почва прогревается до 20 0С, но ночью сразу же опускается до -60. На экваторе этот показатель характеризуется +27 0С до полудня, опускается до -50 к вечеру.
- Осенью дневная температура колеблется в районе 2-3 градусов, опускаясь ночью до 68-73 ниже нуля. Это средние показатели, тогда как минимальная температура осенью достигает -83. На экваторе в это время года зарегистрирован максимум в +8 градусов.
- Зимой показатели меняются. Днем температура колеблется от -1 до 6 градусов, хотя на экваторе иногда можно зарегистрировать температуру в +8. К вечеру земля начинает промерзать, и ночные температуры колеблются от -76 до -88 градусов. Минимальная температура ночью в районе полюсов находится на отметке -123.
- Весна не радует земными оттепелями. Это один из самых холодных сезонов на красной планете. Средняя температура днем -16, тогда как ночью опускается до -87. С другой стороны, это время отличается не столь резкими перепадами температур, поэтому весну можно назвать самым предсказуемым временем года.
Климат Марса суров. Днем и ночью нередки пылевые ураганы, которые вносят дополнительный разлад. На специальных радарах это явление выглядит как хаотично перемещающееся тепловое облако. Энергия от поверхности быстро рассеивается, потом поднимается новая и так до бесконечности. Пыльные бури длятся в течение двух месяцев, что мешает становлению стабильного фона. Порядка 10-13 процентов тепла, которое производит ядро планеты, разносится ураганами по всей поверхности.
Бури образуются в результате большого разрыва температуру грунта и на возвышенностях. Частицы песка задерживают на себе солнечные лучи, ограждая поверхность от дополнительного тепла. В итоге еще как минимум 20 процентов энергии просто не долетает до грунта.
Ученые выделяют оазисы, где скачки температур не столь велики, как в остальных местах. В озере Феникса и землях Ноя диапазон колебаний находится в пределах от +22 до -53, что действительно мягче, чем на равнинах планеты. Эти оазисы расположены недалеко от полюсов и представляют собой впадины глубиной по нескольку километров. Благодаря этому, с одной стороны воздух в них более густой, а с другой накапливаются снежные массы, которые выступают в роли теплоизолятора и способствуют сохранению тепла.
Особенно выделяется равнина Эллада. Этот оазис представляет собой самую глубокую впадину, образовавшуюся в прошлом от огромного астероида. Давление на дне в девять раз выше, чем в других частях планеты, соответственно и температурные перепады ниже.
Отметка термометра во впадине не поднимается выше нуля, но и редко опускается ниже – 50 0С. В сравнении с остальными участками отличие меньше почти в два раза. Благодаря пониженному содержанию, зимой во впадине образуется иней – замерзшие частицы CO2, напоминающие густой туман. Именно из-за него астрономы и обнаружили в 18 веке Элладу.
Почему на Марсе холодно
Теплу не за что зацепиться, и оно расходится. В результате образуется замкнутый цикл, когда резкие скачки с плюса на минус в разных зонах вызывают глобальные пылевые бури, которые еще больше рассеивают тепло по всем закоулкам. Из-за разряженной атмосферы такие ураганы способны переносить большие массы пыли и песка на дальние расстояния.
Воздушная среда не способна задержать и отразить энергию обратно к псевдосфере, вследствие чего, она вместо расхода на нагрев уходит в космос.
Причины, вызывающие понижение температуры на Марсе.
- Удаленность от солнца. Марс находится на расстоянии 228 миллионов километров от солнца, тогда как Земля только в 150. Разница почти в полтора раза. Планета получает 43 процента от объема, тепла, которое достается Земле.
- Отсутствие сильного магнитного поля – как результат отсутствие атмосферы. В результате воздействия солнечных лучей на разряженную атмосферу планеты происходит процесс сдувания атмосферы солнечным ветром. Для сравнения: атмосфера Венеры настолько плотная, что только четверть солнечных лучей достигают поверхности, но даже с таким результатом средняя температура планеты 500 градусов Цельсия. Все потому что поглощенная энергия не накапливается, а покидает планету в виде инфракрасного теплового излучения, которое с трудом проходить через атмосферу. На поверхность Марса попадает вся солнечная энергия, предназначенная этой планете. Но из-за разряженного воздуха любого количества энергии будет недостаточно для существенного повышения температуры.
- Пылевые бури. Поглощенная энергия очень быстро разносится пылевыми завихрениями и расходуется на оттаивание CO2.
Как менялась температура на Марсе
О климатическом режиме далекого прошлого нашего галактического соседа ходит достаточно много споров. Дело в том, что своеобразный рельеф имеет отметины очень похожие на те, что оставляет вода в своем жидком состоянии. То есть, когда-то здесь текли реки и были озера. Этот временной период ученые определяют, как 3.5 миллиарда лет назад. Если предположить, что планета была покрыта сетью рек и озер, то атмосфера была в 2-3 раза плотнее. Значит и температура поверхности была в разы больше и не опускалась ниже отметки в -30 градусов.
Солнечное излучение в то время было на 30% меньше. Условия для прогревания были хуже, но жидкость была. Это возможно только при высоких тепловых величинах, за счет повышенного содержания CO2 газа. В газообразном состоянии это вещество может накрывать псевдосферу непроницаемой изнутри пленкой. Это так называемый парниковый эффект, который способен прогреть окружающее пространство и способствовать появлению первых форм жизни. Но CO2 в реках и озерах оставляет карбиды, которые должны были выпасть в осадок на дне. Таких отложений нет, следовательно, атмосфера была более плотной. Возможно из-за повышенного содержания кислорода, температура была более высокой. Ученые сходятся во мнении: несколько миллиардов лет назад газовоздушная смесь здесь была влажной и теплой. Грунт прогревался до параметров в районе 28 0С.
После этого он попал в метеоритный поток, регулярные удары привели к уменьшению давления и исчезновению или замерзанию парникового газа, что и стало причиной дестабилизации параметров.
В изучении более поздней истории: два-три миллиона лет назад, все исследователи однозначно сходятся во мнениях: сейчас идет очередной ледниковый период. Помимо отметин рек и озер, имеются все признаки рельефа изрезанного ледяными массивами. В пользу этого периода говорит и уменьшение интервала температурных колебаний. Верхний слой постепенно становиться теплее, об это заявили профессоры из NASA в 2016 году. Было зарегистрировано повышение по площади на 3-5 0С.
Тем не менее, такой сдвиг вряд ли можно назвать положительным или отрицательным. Характеристики оранжевого соседа зависит не только от этого. Большое влияние оказывает смещающаяся ось вращения, которая за последние 40000 лет меняла наклон от 100 до 500. Это просто объемные значения в планетарных масштабах. После завершения подобных процессов, меняются области, прогреваемые УФ светом дольше остальных, а как следствие, смещаются положения экваторов и полюсов. Именно так ученые и получают львиную часть данных о существовавших ситуациях. Тепла становится меньше на поверхности, так как порода не успевает прогреться после прошлых изменений. Малая доля научных деятелей считает, что эти следы оставлены непрерывным движением ледяных шапок. Этот процесс происходит из-за отсутствия крупных спутников, которые могли бы корректировать положение огненной планеты в галактике.
Фобос и Дэймос вообще не являются таковыми в прямом понимании этого слова – это астероиды, которые не могут повлиять на температуру поверхности. Но исследования позволяют надеяться, что через несколько веков здесь установится комфортные для человека условия.
На планете крайне неблагоприятная для существования человека обстановка. Этот факт результат долгих космических процессов, не до конца понятных ученым, но одно можно сказать точно: когда-то здесь были возможны некоторые формы жизни. Есть вероятность, что с окончанием современного образования ледников, здесь вновь возникнут комфортные условия, а температурные перепады исчезнут или будут незначительны.