Марс и Земля имеют много общего. Обе являются планетами земного типа, обе расположены в обитаемой зоне Солнца, обе имеют полярные ледяные шапки, одинаково наклоненные оси и аналогичные изменения температуры. И согласно некоторым из последних научных данных, полученных с помощью роверов и атмосферных датчиков, теперь известно, что когда-то Марс имел плотную атмосферу и был покрыт теплой, текущей водой.
Но когда дело доходит до таких вещей, как продолжительность года и продолжительность сезонов, Марс и Земля совершенно разные. По сравнению с Землей год на Марсе длится почти вдвое дольше - 686,98 земных дня. Это связано с тем, что Марс значительно дальше от Солнца и его орбитальный период (время, которое требуется для обращения вокруг Солнца) значительно больше, чем у Земли.
Орбитальный период:
Среднее расстояние Марса (большая полуось) от Солнца составляет 227 939 200 км (141 634 852,46 миль), что примерно в полтора раза больше расстояния между Землей и Солнцем (1,52 а.е.). По сравнению с Землей ее орбита также довольно эксцентрична (0,0934 против 0,0167) и колеблется от 206,7 млн. Км (128 437 425,435 миль; 1,3814 а.е.) в перигелии до 249,2 млн. Км (154 845 701 миль; 1,666 а.е.) в афелии. На этом расстоянии и с орбитальной скоростью 24,077 км / с Марсу требуется 686,971 земных дней, что эквивалентно 1,88 земных года, чтобы завершить орбиту вокруг Солнца.
Этот эксцентриситет является одним из наиболее выраженных в Солнечной системе, и только у Меркурия он больше (0,205). Тем не менее, это не всегда так. Примерно 1,35 миллиона лет назад эксцентриситет Марса составлял всего 0,002, что делало его орбиту почти круглой. Он достиг минимального эксцентриситета 0,079 около 19 000 лет назад и достигнет пика около 0,105 примерно через 24 000 лет.
Но за последние 35 000 лет орбита Марса становилась немного более эксцентричной из-за гравитационных эффектов других планет. Ближайшее расстояние между Землей и Марсом будет постепенно уменьшаться в течение следующих 25 000 лет. И примерно через 1 000 000 лет его эксцентриситет снова будет близок к тому, что он есть сейчас - с расчетным эксцентриситетом 0,01.
Дни Земли против марсианских "Sols":
В то время как год на Марсе значительно дольше, чем год на Земле, разница между днем на Земле и марсианским днем (он же «Сол») незначительна. Начнем с того, что Марсу требуется 24 часа 37 минут и 22 секунды, чтобы совершить один оборот вокруг своей оси (то есть звездного дня), где Земле требуется чуть меньше (23 часа, 56 минут и 4,1 секунды).
С другой стороны, требуется 24 часа, 39 минут и 35 секунд, чтобы Солнце появилось в одном и том же месте на небе над Марсом (он же солнечный день) по сравнению с 24-часовым солнечным днем, который мы наблюдаем здесь, на Земле. , Это означает, что, исходя из продолжительности марсианского дня, марсианский год составляет 668,5991 золь.
Сезонные вариации:
Марс также имеет сезонный цикл, который похож на земной цикл. Отчасти это связано с тем, что Марс также имеет наклонную ось, которая наклонена на 25,19 ° к своей плоскости орбиты (по сравнению с осевым наклоном Земли приблизительно 23,44 °). Это также связано с орбитальным эксцентриситетом Марса, что означает, что он будет периодически получать меньше солнечного излучения в течение одного времени года, чем другого. Это изменение расстояния вызывает значительные колебания температуры.
В то время как средняя температура на планете составляет -46 ° C (51 ° F), она колеблется от низкой -143 ° C (-225,4 ° F) в зимний период на полюсах до высокой 35 ° C (95 ° F) летом и полдень на экваторе. Это приводит к изменению средней температуры поверхности, которое очень похоже на земное - разница в 178 ° C (320,4 ° F) против 145,9 ° C (262,5 ° F). Этот высокий уровень температуры также позволяет жидкой воде течь (хотя и периодически) на поверхность Марса.
Кроме того, эксцентриситет Марса означает, что он движется медленнее на своей орбите, когда он находится дальше от Солнца, и быстрее, когда он ближе (как указано в трех законах движения планет Кеплера). Афелий Марса совпадает с весной в его северном полушарии, что делает его самым длинным сезоном на планете - примерно 7 земных месяцев. Лето - второе по длине, длится шесть месяцев, а осень и зима - 5,3 и чуть более 4 месяцев соответственно.
На юге длина сезонов незначительно отличается. Марс находится около перигелия, когда лето в южном полушарии и зима на севере, и около афелия, когда зима в южном полушарии и лето на севере. В результате времена года в южном полушарии более экстремальные, а времена года в северном - более мягкие. Летние температуры на юге могут быть до 30 К (30 ° C; 54 ° F) теплее, чем эквивалентные летние температуры на севере.
Погодные условия:
Эти сезонные колебания позволяют Марсу испытывать некоторые экстремальные погодные условия. В частности, Марс имеет самые большие пыльные бури в Солнечной системе. Они могут варьироваться от шторма на небольшой территории до гигантских штормов (диаметром в тысячи километров), которые покрывают всю планету и скрывают поверхность от глаз. Они имеют тенденцию возникать, когда Марс находится ближе всего к Солнцу, и было показано, что они повышают глобальную температуру.
Первая миссия, которая заметила это, была Маринер 9 Орбитальный аппарат, который был первым космическим кораблем на орбите Марса в 1971 году, отправил на Землю фотографии мира, поглощенного дымкой. Вся планета была покрыта пылевой бурей, настолько мощной, что над облаками можно было увидеть только гигантский Марсианский вулкан Олимпус высотой 24 км. Этот шторм длился целый месяц и затянулся Маринер 9Попытки сфотографировать планету в деталях.
А затем 9 июня 2001 года космический телескоп Хаббл обнаружил пыльную бурю в бассейне Эллады на Марсе. К июлю шторм утих, но затем снова усилился и стал самым большим штормом за 25 лет. Шторм был настолько велик, что астрономы-любители, использующие маленькие телескопы, смогли увидеть его с Земли. И облако подняло температуру холодной марсианской атмосферы на потрясающие 30 ° по Цельсию.
Эти бури имеют тенденцию происходить, когда Марс находится ближе всего к Солнцу, и являются результатом повышения температуры и запуска изменений в воздухе и почве. Когда почва высыхает, она становится легче восприниматься воздушными потоками, которые вызваны изменениями давления из-за повышенной температуры. Пыльные бури приводят к еще большему повышению температуры, что приводит к тому, что Марс испытывает собственный парниковый эффект.
Учитывая различия в временах года и продолжительности дня, остается задаться вопросом, можно ли когда-нибудь разработать стандартный марсианский календарь. По правде говоря, это возможно, но это будет немного сложным. Во-первых, марсианский календарь должен был бы учитывать специфические астрономические циклы Марса, и наши собственные неастрономические циклы, такие как 7-дневная неделя, работают с ними.
Еще одним соображением при разработке календаря является учет дробного числа дней в году. Год Земли длится 365,24219 дней, поэтому в календарных годах содержится 365 или 366 дней соответственно. Такая формула должна быть разработана для учета марсианского года в 668,5921 золь. Все это, безусловно, станет проблемой, поскольку люди все больше и больше будут стремиться исследовать (и, возможно, колонизировать) Красную планету.
Мы написали много интересных статей о Марсе здесь, в журнале Space. Вот как долго длится год на других планетах? Какая планета имеет самый длинный день? Сколько длится год на Меркурии, как долго длится год на Земле ?, Сколько длится год на Венере? Год на Юпитере ?, Как долго длится год на Сатурне ?, Как долго длится год на Уране ?, Как долго длится год на Нептуне ?, Как долго длится год на Плутоне?
Для получения дополнительной информации посетите страницу исследования солнечной системы НАСА на Марсе.
В Astronomy Cast также есть несколько интересных эпизодов на эту тему. Как Эпизод 52: Марс и Эпизод 91: В поисках воды на Марсе.
