Как Марс превратят в Землю: Терраформирование Марса. Гравитация на марсе и на земле
Космос между нами: как эволюция изменит покорителей Марса | Futurist
В декабре состоится премьера голливудского фильма «Космос между нами», который повествует о судьбе ребенка, рожденного на Марсе и воспитанного в колонии астронавтов. Условия Красной планеты сделали его организм хрупким и неустойчивым к сильной земной гравитации, поэтому возвращение на Землю — это настоящая драма. Однако эволюция способна изменить марсианских колонистов сильнее, чем это могли бы предположить сценаристы.
В фильме «Космос между нами» у американского астронавта рождается ребенок. Если бы это произошло на Земле, радость не была бы ничем омрачена. Но его мать — член небольшой колонии астронавтов, обосновавшейся на Марсе. Она умирает при родах, но ее сын выживает, и его практически до совершеннолетия воспитывают другие астронавты. Мрачный голос в трейлере возвещает: «Его сердце просто не сможет преодолеть силу земного притяжения». Похоже, путь к родной планете для мальчишки закрыт навсегда. Однако подросток — на то и подросток, чтобы нарушать запреты врачей и астробиологов.
Мы все ближе к Марсу. НАСА надеется доставить людей на Красную планету и создать условия для выживания на ней в ближайшие 30 лет. Илон Маск планирует опередить государство и отправить пилотируемую миссию к Марсу уже через 10 лет. Возможно, в первый раз это будет просто визит с торжественным водружением флага на неизведанной территории, но отступаться от плана по созданию марсианских городов миллиардер не намерен. В сентябре 2016 года Илон Маск обозначил в своей речи два пути развития человечества.
«Мы можем остаться на Земле навсегда, и наш вид окончательно вымрет. Но есть и другой путь — человечество становится космической цивилизацией и мультипланетным видом».
Так что красочная выдумка из голливудского фильма может стать острой проблемой для покорителей космоса. Когда мы достигнем Марса, нас будут поджидать условия, совершенно непохожие на земные. Адаптация к более слабой гравитации, интенсивному излучению и отсутствию микробной жизни заставит поколения марсианских колонистов пережить самые крутые эволюционные изменения в истории человечества, по значимости равные прямохождению и формированию структуры нашего мозга.
Дети Марса
Первые эволюционные изменения будут быстрыми и незаметными. Поскольку число первых колонистов неизбежно будет небольшим, они испытают на себе явление, известное как эффект основателя. Это снижение генетического разнообразия в изолированной популяции — оно возникает на свежеобразованных островах на Земле. Вероятность, что 100 колонистов на Марсе будут представлять генетику всего человечества, крайне низка. Это число не сможет охватить все цвета волос, глаз, типы телосложения, склонности к заболеваниям, которые есть у людей на Земле. Какими бы ни были черты марсианских колонистов, они перейдут к их детям без естественного отбора, и новорожденная колония будет отличаться от населения Земли.
Если отправить на Марс только рыжих астронавтов, он станет Красной планетой еще в одном смысле
Низкая сила тяжести приведет к снижению костной массы. Она будет снижаться со скоростью примерно от 1 до 2 процентов в месяц. Поселенцы потеряют половину костной массы после двух или трех лет пребывания на Марсе. Особенно это касается беременных женщин, поскольку беременность требует большого количества кальция. Кости станут хрупкими, переломы бедра и позвоночника станут самой распространенной травмой у марсиан.
Оранжевые человечки
Марсианским поселенцам придется приспособиться к высокому уровню излучения. Из-за того, что магнитосфера и атмосфера планеты слишком слабы, она беззащитна перед бомбардировкой высокоэнергетических космических лучей, интенсивного ультрафиолетового излучения и частиц солнечного ветра. Через 500 солов (марсианских суток) на поверхности Марса, колонисты получат дозу радиации, эквивалентную шести максимальным годовым порогам для сотрудников Департамента энергетики США. Конечно, скафандры или бункеры немного защищают от радиации. Однако астронавтам все равно придется провести много времени на поверхности, возделывая сельскохозяйственные культуры и возводя здания.
Радиация повреждает ДНК клеток, создавая мутации, которые приводят к раку. Показатели заболеваемости раком у марсианских поселенцев будут повышены. Но помимо этого радиация способна ускорить процесс эволюции, создавая случайные генетические вариации. Среди множества разнообразных мутаций должны оказаться признаки, полезные в марсианской среде.
Эти генетические вариации могут включать в себя способы защиты тела от радиационного поражения. На Земле кожа вырабатывает меланин —пигмент, который действует как естественный солнцезащитный крем. Пигментация кожи развивается по-разному в различных человеческих популяциях, балансируя между опасностью избыточного излучения, которое разрушает производство ДНК, и недостатком радиации, который не позволяет костям формироваться должным образом. Другие организмы также используют меланин для защиты от излучения. К примеру, на территории Чернобыльской АЭС после страшной техногенной катастрофы стали расти темные грибы. Эумеланин — форма меланина, которая создает темно-коричневую или черную кожу — максимально защищает нас от солнечной радиации. Люди с высоким содержанием эумеланина в коже способны легче, чем кто-либо, переносить экстремальные радиации на Марсе. Поэтому у марсиан, скорее всего, будет очень темная кожа.
С другой стороны, интенсивное излучение на Марсе может способствовать эволюции новых пигментов кожи. Каротиноиды — пигменты, которые придают моркови оранжевую окраску — производятся многими растениями и микроорганизмами для защиты от солнечного излучения. Хотя у многих животных в организме есть каротиноиды, большинство получает их из своего рациона. Одним из исключений является гороховая тля, маленькое насекомое, которое, как правило, зеленого цвета, но из-за красных каротиноидов, которые оно производит, встречается и другая окраска. Анализ генома гороховой тли показал, что у насекомого имеются гены, которые позволяют добывать каротиноиды из других организмов — например, из грибов. Суровые условия на Марсе могли бы увеличить вероятность появления таких генов.
Цена чистоты
Важную роль в человеческом организме играет микробиом — это бактерии и другие крошечные организмы, которые обитают в нашем теле. Мы приобретаем их в течение всей нашей жизни — первых представителей микробиома мы получаем от наших матерей во время родов. Раннее детство — важный период для развития здорового микробиома, так как дети получают все новые и новые микробы от своих родителей, братьев и сестер, друзей и окружающей среды. Ученые надеются обнаружить под поверхностью Марса микробную жизнь, и орбитальный аппарат миссии «ЭкзоМарс» TGO сейчас ищет свидетельства ее существования. Однако убедительных доказательств наличия микроорганизмов на Красной планете до сих пор нет. Поэтому разумно предположить, что дети, рожденные на Марсе, не получат такого обилия и разнообразия микробов, как на Земле.
Потеря полезных микробов может привести к неблагоприятным физическим и психическим последствиями для здоровья марсианских поселенцев. Здесь, на Земле, мы уже стали свидетелями снижения микробного разнообразия в наших микробиомах. Люди, которые живут в городской среде, стремятся защититься от инфекции, и стараются сделать окружающую среду стерильной. Во многих отношениях это верный путь: благодаря разработке вакцин, улучшению санитарных условий и созданию антибиотиков, человечество победило такие смертоносные заболевания, как оспа. Однако непредвиденным последствием нашей войны с микробами было снижение количества полезных микроорганизмов. Люди с низким разнообразием в их микробиоме более склонны к развитию ожирения, диабета I типа, а также аллергии, астмы, целиакии и некоторых онкологических заболеваний. В ходе экспериментов, в которых мышей и кроликов выращивали в стерильных условиях, мешающих им выработать микробиом, иммунная и нервная система животных не развивалась. Кроме того, способность организма получать питательные вещества из пищи оказалась под угрозой.
Микробы, которые живут в нашем кишечнике, играют важную роль в пищеварении. Поэтому марсианские поселенцы в случае потери микробиома должны изменить свой рацион. Им придется питаться продуктами, которые включают в себя только простые сахара, белки, и жиры. Такая пища легко усваивается без помощи микробов.
Однако полезные микробы, которые прибыли на Марс в организмах астронавтов, могут развиваться вместе с ними. Некоторые виды бактерий размножаются каждые 30 минут. Быстрая смена поколений позволяет им быстро адаптироваться к новым условиям. Космическое излучение ускорит эволюцию микроорганизмов. Те же процессы должны произойти с растениями и животными, которые мы привезем на Красную планету. Марсианская колония станет экосистемой нового типа, которая будет отличаться от земных.
Хорошая новость: инфекционные болезни не испортят жизнь марсианским поселенцам. Единственные вирусы, патогены и болезнетворные микроорганизмы, возможные на Марсе — это те, которые астронавты привезут с собой. Долгое путешествие от Земли до Марса — это своеобразный карантин. Большинство инфекционных болезней, которые поражают людей, передалось нам от птиц и млекопитающих. Сибирская язва и бешенство — цена дружбы человека с овцами, коровами и собаками. Болезнь Лайма разносят дикие животные. Новые эпидемии, такие как Эбола и Зика, появляются на Земле из-за того, что микробы, которые раньше заражали только животных, перекинулись на людей. На Земле мы постоянно сталкиваемся с новыми заболеваниями, как Эбола и Зика, отчасти потому, что эти микробы регулярно прыгать от заражения животных к заражению людей. На Марсе нет животных, поэтому нет риска эпидемии.
С другой стороны, без угрозы инфекционных заболеваний иммунная система марсианских колонистов атрофируется. Она либо станет атавизмом вроде аппендикса, либо полностью исчезнет. Даже во время коротких полетов иммунная система астронавтов дает сбои — не только из-за отсутствия микробов, но и из-за стресса взлета и посадки, замкнутого пространства и микрогравитации.
Секс между землянином и марсианином — еще более рискованная затея
Когда «марсиане» вернутся на Землю, они подхватят опасные для жизни инфекции. Земляне, которые прилетят навестить «марсиан», могут привезти с собой смертоносный букет заболеваний — и колонисты не смогут им противостоять.
Марсианские хроники
Колонизация Марса приведет к эволюции нового человеческого вида. Но если на нашей планете это занимает десятки тысяч лет, ускоренная частота мутаций на Марсе и разительный контраст между условиями на Марсе и Земле создадут новый тип Homo всего за шесть тысяч лет.
В 1950 году Рэй Брэдбери опубликовал цикл коротких рассказов под названием «Марсианские хроники». В них он представил далекое будущее, в котором Марс давно колонизирован людьми. Марсиане с коричневой кожей и желтыми глазами потеряли интерес к Земле.
«Вы когда-нибудь задумывались, есть ли разумная жизнь на третьей планете?» — спрашивает марсианка. «Третья планета не способна поддерживать жизнь», — говорит ее муж. «Наши ученые сказали, что в их атмосфере слишком много кислорода»
Фантастика Брэдбери вполне может оказаться пророческой. Если на Земле произойдут катаклизмы, от колонизации Марса будет зависеть наше выживание. Тем не менее, эта стратегия, призванная сохранить наш вид, возможно, изменит нас навсегда.
Оригинал статьи
Понравилась статья?
Поделись с друзьями!
Поделиться 0 Поделиться 0 Твитнуть 0Подпишись на еженедельную рассылку
Отображение сил гравитации Солнечной системы / Хабр
Предисловие
Зачастую очень сложно объяснить словами самые простые вещи или устройство того или иного механизма. Но обычно, понимание приходит достаточно легко, если увидеть их глазами, а еще лучше и покрутить в руках. Но некоторые вещи невидимы для нашего зрения и даже будучи простыми очень сложны для понимания. Например, что такое электрический ток — есть множество определений, но ни одно из них не описывает его механизм в точности, без двусмысленности и неопределенности. С другой стороны, электротехника достаточно сильно развитая наука, в которой с помощью математических формул подробно описываются любые электрические процессы. Так вот почему бы не показать подобные процессы с помощью этих самых формул и компьютерной графики. Но сегодня рассмотрим действие более простого процесса, чем электричество — силу тяготения. Казалось бы, что там сложного, ведь закон всемирного тяготения изучают в школе, но тем не менее… Математика описывает процесс так, как он проходит в идеальных условиях, в некоем виртуальном пространстве, где нет никаких ограничений. В жизни обычно все не так и на рассматриваемый процесс непрерывно накладывается множество различных обстоятельств, незаметных или несущественных на первый взгляд. Знать формулу и понимать её действие — это немножко разные вещи. Итак, сделаем небольшой шаг к пониманию закона тяготения. Сам закон прост — сила тяготения прямо пропорциональна массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними, но сложность заключается в невообразимом количестве взаимодействующих объектов. Да, будем рассматривать только силу тяготения, так сказать, в полном одиночестве, что конечно неверно, но в данном случае допустимо, так как это просто способ показать невидимое. И еще, в статье есть код JavaScript, т.е. все рисунки на самом деле нарисованы с помощью Canvas, поэтому целиком статью можно взять здесь.
Отображение возможностей гравитации в Солнечной системе
В рамках классической механики гравитационное взаимодействие описывается законом всемирного тяготения Ньютона, который гласит, что сила гравитационного притяжения F между двумя материальными точками массы m1 и m2, разделёнными расстоянием r, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния — то есть: где G — гравитационная постоянная, равная примерно 6,67384×10-11 Н×м2×кг-2. Но мне бы хотелось бы видеть картинку изменения силы тяготения по всей солнечной системе, а не между двумя телами. Поэтому массу второго тела m2 возьмем равной 1, а массу первого тела обозначим просто m. (То есть, представляем объекты в виде материальной точки — размером в один пиксел, а силу притяжения измеряем относительно другого, виртуального объекта, назовем его «пробным телом», с массой 1 килограмм.) При этом формула будет иметь вид: Теперь, вместо m подставляем массу интересующего тела, а вместо r перебираем все расстояния от 0 до значения орбиты последней планеты и получим изменение силы тяготения в зависимости от расстояния. При наложении сил от разных объектов выбираем большую по величине. Далее, выражаем эту силу не в цифрах, а в соответствующим им оттенках цвета. При этом получится наглядная картинка распределения гравитации в солнечной системе. То есть в физическом смысле, оттенок цвета будет соответствовать весу тела массой 1 килограмм в соответствующей точке солнечной системы. Следует заметить, что:- сила тяготения всегда положительна, не имеет отрицательных значений, т.е. масса не может быть отрицательной
- сила тяготения не может быть равна нулю, т.е. объект либо существует с какой-то массой, либо не существует вообще
- силу тяготения нельзя ни заэкранировать, ни отразить (как луч света зеркалом).
Чтобы показать числа цветом нужно создать массив в котором индекс был бы равен числу, а значением являлось значение цвета в системе RGB. Вот градиент цвета от белого к красному, затем желтому, зеленому, синему, фиолетовому и черному. Всего получилось 1786 оттенков цвета. Количество цветов не так уж и велико, их просто не хватит для отображения всего спектра сил тяготения. Ограничимся силами тяготения от максимальной — на поверхности Солнца и минимальной — на орбите Сатурна. То есть, если силу притяжения на поверхности Солнца (270,0 Н) обозначить цветом, находящимся в таблице под индексом 1, то сила притяжения к Солнцу на орбите Сатурна (0,00006 Н) будет обозначена цветом, с индексом далеко за 1700. Так что все равно цветов не хватит для равномерного выражения величин силы тяготения. Для того чтобы было хорошо видно самые интересные места в отображаемых силах притяжения нужно чтобы величинам силы притяжения меньше 1Н соответствовали большие изменения цвета, а от 1Н и выше, соответствия не так интересны — видно что сила притяжения, скажем Земли, отличается от притяжения Марса или Юпитера, да и ладно. То есть, цвет не будет пропорционален величине силы притяжения, иначе мы «потеряем» самое интересное. Для приведения значения силы притяжения к индексу таблицы цвета воспользуемся следующей формулой:
Да, это та самая гипербола, известная ещё со средней школы, только предварительно из аргумента извлечен квадратный корень. (Взято чисто «от фонаря», только для того, чтобы уменьшить соотношение между самым большим и самым маленьким значениями силы притяжения.) Посмотрите как распределятся цвета в зависимости от притяжения Солнца и планет. Как видите на поверхности Солнца наше пробное тело будет весить около 274Н или 27,4 кГс, так как 1 Н = 0,10197162 кгс = 0,1 кгс. А на Юпитере почти 26Н или 2,6 кгс, на Земле наше пробное тело весит около 9,8Н или 0,98кгс. В принципе, все эти цифры очень-очень приблизительные. Для нашего случая это не очень важно, нам нужно превратить все эти значения силы притяжения в соответствующие им значения цвета. Итак, из таблицы видно, что максимальная величина силы притяжения равна 274Н, а минимальная 0,00006Н. То есть разнятся более чем в 4,5 миллиона раз.Также видно что все планеты получились почти одного цвета. Но это неважно, важно что будет хорошо видно границы притяжения планет, так как силы притяжения малых значений достаточно хорошо изменяются по цвету. Конечно, точность невелика, но нам и нужно просто получить общее представление о силах гравитации в Солнечной системе. Теперь «расставим» планеты в места, соответствующие их удалению от Солнца. Для этого к полученному градиенту цвета нужно приделать какое-то подобие шкалы расстояний. Кривизну орбит, я думаю, можно не учитывать. Но как всегда космические масштабы, в прямом смысле этих слов, не дают увидеть картинку целиком. Смотрим, Сатурн находится приблизительно в 1430 миллионах километров от Солнца, индекс соответствующий цвету его орбиты равен 1738. Т.е. получается в одном пикселе (если брать в этом масштабе один оттенок цвета равен одному пикселу) приблизительно 822,8 тысяч километров. А радиус Земли приблизительно 6371 километр, т.е. диаметр 12742 километра, где-то в 65 раз меньше одного пиксела. Вот и как тут соблюдать пропорции. Мы пойдем другим путем. Так как нам интересна гравитация околопланетного пространства, то будем брать планеты по отдельности и раскрашивать их и пространство вокруг них цветом, соответствующим гравитационным силам от них самих и Солнца. Например, возьмем Меркурий — радиус планеты 2,4 тыс. км. и приравняем его к кругу диаметром 48 пикселов, т.е. в одном пикселе будет 100 км. Тогда Венера и Земля будут соответственно 121 и 127 пикселов. Вполне удобные размеры. Итак, делаем картинку размером 600 на 600 пикселов, определяем значение силы притяжения к Солнцу на орбите Меркурия плюс/минус 30000 км (чтобы планета получилась в центре картинки) и закрашиваем фон градиентом оттенков цвета соответствующим этим силам. При этом, для упрощения задачи, закрашиваем не дугами, соответствующего радиуса, а прямыми, вертикальными линиями. (Грубо говоря, наше «Солнце» будет «квадратным» и всегда будет находиться на левой стороне.) Для того, чтобы цвет фона не просвечивался сквозь изображение планеты и зоны притяжения к планете, определяем радиус окружности, соответствующей зоне, где притяжение к планете больше притяжения к Солнцу и закрашиваем её в белый цвет. Затем в центр картинки помещаем круг, соответствующий диаметру Меркурия в масштабе (48 пикселов) и заливаем его цветом, соответствующим силе притяжения к планете на её поверхности. Далее от планеты закрашиваем градиентом в соответствии с изменением силы притяжения к ней и при этом постоянно сравниваем цвет каждой точки в слое притяжения к Меркурию с точкой с такими же координатами, но в слое притяжения к Солнцу. Когда эти значения становятся равными, делаем этот пиксел черным и дальнейшее закрашивание прекращаем. Таким образом получим некую форму видимого изменения силы притяжения планеты и Солнца с четкой границей между ними черного цвета.(Хотелось сделать именно так, но… не получилось, не смог сделать попиксельное сравнение двух слоев изображения.)
По расстоянию 600 пикселов равны 60 тыс. километров (т.е. один пиксел — 100 км). Сила притяжения к Солнцу на орбите Меркурия и возле него изменяется лишь в небольшом диапазоне, который в нашем случае обозначается одним оттенком цвета. Итак, Меркурий и сила тяготения в окрестностях планеты. Сразу следует отметить, что восемь малозаметных лучей это дефекты от рисования окружностей в Canvas. Они не имеют никакого отношения к обсуждаемому вопросу и их следует просто не замечать. Размеры квадрата 600 на 600 пикселей, т.е. это пространство в 60 тыс. километров. Радиус Меркурия 24 пиксела — 2,4 тыс. км. Радиус зоны притяжения 23,7 тыс. км. Круг в центре, который почти белого цвета, это сама планета и её цвет соответствует весу нашего килограммового пробного тела на поверхности планеты — около 373 грамм. Тонкая окружность синего цвета показывает границу между поверхностью планеты и зоной, в которой сила тяготения к планете превышает силу тяготения к Солнцу. Далее цвет постепенно изменяется, становится все более красным (т.е. вес пробного тела уменьшается) и наконец, становится равным цвету, соответствующему силе притяжения к Солнцу в данном месте, т.е. на орбите Меркурия. Граница между зоной где сила притяжения к планете превышает силу притяжения к Солнцу также отмечена синей окружностью. Как видите, ничего сверхъестественного нет. Но в жизни несколько другая картина. Например, на этом и всех остальных изображениях, Солнце находится слева, значит на самом деле, область притяжения планеты должна быть немного «сплющена» слева и вытянута справа. А на изображении — окружность. Конечно, лучшим вариантом было бы попиксельное сравнение области притяжения к Солнцу и области притяжения к планете и выбор (отображение) большей из них. Но на такие подвиги ни я, как автор этой статьи, ни JavaScript не способны. Работа с многомерными массивами не является приоритетной для данного языка, зато его работу можно показать практически в любом браузере, что и решило вопрос применения. Да и в случае Меркурия, и всех остальных планет земной группы, изменение силы притяжения к Солнцу не так велико, чтобы отобразить его имеющимся набором оттенков цвета. А вот при рассмотрении Юпитера и Сатурна изменение силы притяжения к Солнцу очень даже заметно.
Венера
Собственно, все тоже самое что и у предыдущей планеты, только размер Венеры и её масса значительно больше, а сила притяжения к Солнцу на орбите планеты меньше (цвет более темный, вернее, более красный), а планета большей массы, поэтому цвет диска планеты более светлый. Для того чтобы на рисунке 600 на 600 пикселов поместилась планета с зоной притяжения пробного тела массой 1 кг уменьшим масштаб в 10 раз. Теперь в одном пикселе 1 тысяча километров.Земля+Луна
Чтобы показать Землю и Луну изменить масштаб в 10 раз (как в случае с Венерой) недостаточно, нужно увеличить и размер картинки (радиус орбиты Луны 384,467 тыс. км). Картинка получится размером 800 на 800 пикселей. Масштаб — в одном пикселе 1 тысяча километров (хорошо понимаем что ошибочность картинки ещё больше увеличится). На картинке четко видно что зоны притяжения Луны и Земли разделены зоной притяжения к Солнцу. То есть, Земля и Луна это система из двух равнозначных планет с разной массой.Марс с Фобосом и Деймосом
Масштаб — в одном пикселе 1 тысяча километров. Т.е. как Венера, и Земля с Луной. Помним, что расстояния пропорциональны, а отображение силы тяжести нелинейно. Вот, сразу видно коренное отличие Марса со спутниками от Земли с Луной. Если Земля и Луна являются системой двух планет и, несмотря на разные размеры и массы, выступают как равные партнеры, то спутники Марса находятся в зоне силы притяжения Марса. Сама планета и спутники практически «потерялись». Белая окружность это орбита дальнего спутника — Деймоса. Увеличим в 10 раз масштаб для лучшего просмотра. В одном пикселе 100 километров. Эти «жуткие» лучи от Canvas достаточно сильно портят картинку. Размеры Фобоса и Деймоса непропорционально увеличены в 50 раз, иначе их совсем не видно. Цвет поверхностей этих спутников также не логичен. На самом деле сила притяжения на поверхностях этих планетах меньше силы притяжения к Марсу на их орбитах. То есть, с поверхностей Фобоса и Деймоса притяжением Марса «сдувает» все. Поэтому цвет их поверхностей должен быть равен цвету на их орбитах, но только для того чтобы было лучше видно, диски спутников окрашены в цвет силы притяжения при отсутствии силы притяжения к Марсу. Эти спутники должны быть просто монолитны. Кроме того, раз уж на поверхности нет силы притяжения, значит они не могли сформироваться в таком виде, то есть и Фобос и Деймос раньше были частями какого-то другого, большего объекта. Ну или, как минимум, находились в другом месте, с меньшей силой притяжения, чем в зоне притяжения Марса. Например, вот Фобос. Масштаб — в одном пикселе 100 метров. Поверхность спутника обозначена синей окружностью, а сила притяжения всей массы спутника белой окружностью.(На самом деле форма небольших небесных тел Фобоса, Деймоса и т.д. далеко не шарообразна) Цвет кружка в центре соответствует силе притяжения массы спутника. Чем ближе к поверхности планеты, тем меньше сила притяжения.(Здесь опять допущена неточность. На самом деле белая окружность — это граница, где сила притяжения к планете становится равной силе притяжения к Марсу на орбите Фобоса. То есть, цвет снаружи от этой белой окружности должен быть таким же как и снаружи от синей окружности, обозначающей поверхность спутника. А вот показанный переход цвета должен быть внутри белой окружности. Но тогда вообще ничего не будет видно.) Получается как бы рисунок планеты в разрезе. Целостность планеты определяется только прочностью материала, из которого состоит Фобос. При меньшей прочности у Марса были бы кольца как у Сатурна, от разрушения спутников. Да и похоже, что распад космических объектов не такое уж исключительное событие. Вот даже космический телескоп «Хаббл» «засёк» подобный случай.Распад астероида P/2013 R3Распад астероида P/2013 R3
Распад астероида P/2013 R3, который находится на расстоянии более 480 миллионов километров от Солнца (в поясе астероидов, дальше Цереры). Диаметр четырех крупнейших фрагментов астероида достигает 200 метров, их общая масса составляет около 200 тысяч тонн. А это Деймос. Все тоже, что и у Фобоса. Масштаб — в одном пикселе 100 метров. Только планета поменьше и соответственно полегче, а также находится дальше от Марса и сила притяжения к Марсу здесь поменьше (фон картинки потемнее, т.е. более красный).
Церера
Ну Церера ничего особенного не представляет, за исключением раскраски. Сила притяжения к Солнцу здесь меньше, поэтому цвет соответствующий. Масштаб — в одном пикселе 100 километров (такой же как на картинке с Меркурием). Маленькая синяя окружность это поверхность Цереры, а большая синяя — граница, где сила притяжения к планете становится равной силе притяжения к Солнцу.Юпитер
Юпитер очень велик. Вот картинка размером 800 на 800 пикселей. Масштаб — в одном пикселе 100 тысяч километров. Это чтобы показать область притяжения планеты целиком. Сама планета — маленькая точка в центре. Спутники не показаны. Показана только орбита (внешняя окружность белого цвета) самого дальнего спутника — S/2003 J 2. У Юпитера 67 спутников. Самые крупные Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Самый дальний спутник — S/2003 J 2 совершает полный оборот вокруг Юпитера на расстоянии в среднем 29 541 000 км. Его диаметр около 2 км, масса — около 1,5×1013 кг. Как видите, она выходит далеко за пределы сферы тяготения планеты. Это можно объяснить ошибками в вычислениях (все-таки сделано довольно много усреднений, округлений и отбрасывания некоторых деталей). Хотя имеется способ вычисления границы гравитационного влияния Юпитера, определямый сферой Хилла, радиус которой определяется формулой где ajupiter и mjupiter большая полуось эллипса и масса Юпитера, а Msun масса Солнца. Таким образом получается радиус округлённо 52 миллиона км. S/2003 J 2 отдаляется на эксцентрической орбите на расстояние до 36 миллионов км от Юпитера У Юпитера также имеется система колец из 4 основных компонентов: толстый внутренний тор из частиц, известный как «кольцо-гало»; относительно яркое и тонкое «Главное кольцо»; и два широких и слабых внешних кольца — известных как «паутинные кольца», называющиеся по материалу спутников — которые их и формируют: Амальтеи и Фивы. Кольцо-гало с внутренним радиусом 92000 и внешним 122500 километров. Главное кольцо 122500—129000 км. Паутинное кольцо Амальтеи 129000—182000км. Паутинное кольцо Фивы 129000—226000 км. Увеличим картинку в 200 раз, в одном пикселе 500 километров. Вот кольца Юпитера. Тонкая окружность — поверхность планеты. Далее идут границы колец — внутренняя граница кольца-гало, внешняя граница кольца-гало и она же внутренняя граница главного кольца и т.д. Маленький кружок в левом верхнем углу — область, где сила притяжения спутника Юпитера Ио становится равной силе притяжения Юпитера на орбите Ио. Сам спутник в этом масштабе просто не виден. В принципе, большие планеты со спутниками нужно рассматривать отдельно, так как перепад значений сил гравитации очень велик, как велики и размеры области притяжения планеты. Вследствие этого все интересные подробности просто теряются. А рассматривать картинку с радиальным градиентом не имеет особого смысла.Сатурн
Картинка размером 800 на 800 пикселей. Масштаб — в одном пикселе 100 тысяч километров. Сама планета — маленькая точка в центре. Спутники не показаны. Четко видно изменение силы притяжения к Солнцу (помним что Солнце слева). У Сатурна известно 62 спутника. Крупнейшие из них — Мимас, Энцелад, Тефия, Диона, Рея, Титан и Япет. Самый дальний спутник — Форньот (временное обозначение S/2004 S 8). Также обозначается как Сатурн XLII. Средний радиус спутника около 3 километров, масса 2,6×1014 кг, большая полуось 25146000 км. Кольца у планет появляются только на значительном удалении от Солнца. Первая такая планета — Юпитер. Имея массу и размеры большие чем у Сатурна, его кольца не так впечатляют как кольца Сатурна. То есть, размеры и масса планеты для образования колец имеют меньшее значение, чем отдаленность от Солнца. Зато смотрите дальше, пара колец окружает астероид Харикло (10199 Chariklo) (диаметр астероида около 250 километров), который вращается вокруг Солнца между Сатурном и Ураном.Статья на Хабре о астероиде с кольцамиВикипедия о астероиде Харикло Система колец состоит из плотного внутреннего кольца шириной в 7 км и внешнего кольца шириной в 3 км. Расстояние между кольцами около 9 км. Радиусы колец 396 и 405 км соответственно. Харикло является наименьшим объектом, у которого были открыты кольца. Тем не менее, сила тяготения имеет к кольцам только опосредованное отношение. На самом деле, кольца появляются от разрушения спутников, которые состоят из материала недостаточной прочности, т.е. не каменные монолиты типа Фобоса или Деймоса, а смерзшиеся в одно целое куски породы, льда, пыль и прочий космический мусор. Вот его и утаскивает своим тяготением планета. Подобный спутник, не имеющий собственного притяжения (вернее имеющий силу собственного притяжения меньше силы притяжения к планете на своей орбите) летит по орбите оставляя после себя шлейф разрушенного материала. Так и образуется кольцо. Далее, под действием силы притяжения к планете, этот обломочный материал приближается к планете. То есть, кольцо расширяется. На каком-то уровне, сила притяжения становится достаточно большой, чтобы скорость падения этих обломков увеличилась, и кольцо исчезает.Послесловие
Цель публикации статьи — возможно кто-то, обладающий знаниями в программировании, заинтересуется данной темой и сделает более качественную модель гравитационных сил в Солнечной системе (да-да, трехмерную, с анимацией. А может быть даже сделает так, чтобы орбиты были не фиксированы, а также рассчитывались — это ведь тоже возможно, орбита будет местом, где сила притяжения будет компенсирована центробежной силой. Получится почти как в жизни, как самая настоящая Солнечная система. (Вот где можно будет создать космическую стрелялку, со всеми тонкостями космической навигации в поясе астероидов. С учетом сил, действующих по реальным физическим законам, а не среди рисованной графики.) И это будет прекрасный учебник физики, которую будет интересно изучать. P.S. Автор статьи обычный человек: не физик, не астроном, не программист, не имеет высшего образования.habr.com
Подборка интересных фактов о Марсе
Среди планет солнечной системы Марс — уникальная. И при этом больше других похожа на нашу. С того самого момента, когда человек стал смотреть на небо, Марс был предметом дискуссий и дебатов. Люди спорили, есть ли на нём жизнь, и спор этот не прекращается по сей день. Причём последние исследования показали, что условия существования на Марсе способны поддерживать различные формы жизни.
На сегодняшний день в разработке находятся несколько пилотируемых миссий на красную планету, и даже ведутся споры о том, можно ли её терраформировать, то есть максимально приблизить условия к земным. Это бы означало искусственное создание парникового эффекта для того, чтобы привести атмосферу в состояние, пригодное для жизни человека.
Однако Марс известен не только возможностями для жизни. Здесь расположена самая высокая в Солнечной системе гора — Олимп (лат. Olympus Mons). На самом деле, это вулкан. Он в несколько раз выше Эвереста, а своей площадью покрыл бы всю территорию Франции.
А ещё Марс — единственная, кроме Земли, планета, имеющая полярные шапки. Если вы всё ещё не заинтересовались, продолжайте читать, и непременно найдёте что-нибудь интересное о нашем планетарном соседе. Предлагаем вашему вниманию 25 примечательных фактов о четвёртой планете Солнечной системы.
Марсианский Олимп
Гора Олимп на Марсе
На Марсе расположена самая высокая в Солнечной системе гора — Олимп. Это потухший вулкан, высота которого составляет 21,2 км от основания, что в три раза выше Эвереста. Диаметр Олимпа — около 540 км, а своей площадью он бы покрыл Францию целиком.
Марс на небе
Одновременно 4 планеты видны невооружённым взглядом
Марс — одна из пяти планет, наблюдаемых на небе невооружённым глазом (Меркурий, Венера, Марс, Сатурн и Юпитер). А если использовать телескоп с диаметром объектива от 60 мм, то можно разглядеть некоторые детали на поверхности планеты, такие как кратеры и вулканы.
Дешевле, чем снять фильм
Схема полёта межпланетной станции
Стоимость индийской миссии на Красную планету оказалась ниже бюджета голливудского фильма «Гравитация». Спутник «Мангальян» достиг орбиты 24 сентября 2014 года, сделав тем самым Индию первой страной, успешно добравшейся до Марса с первой попытки.
Климат
Как и на Земле, самые высокие температуры на экваторе, низкие — на полюсах
Марс — очень холодная планета. Средняя температура на поверхности — –63 градуса Цельсия (–81 по Фаренгейту). Суточный температурный диапазон составляет от −89 до −31 градусов по Цельсию.
Планета в наследство
Тот самый аппарат, который вторгся в «частную собственность»
В 1997 году трое граждан Йемена попытались засудить NASA за вторжение на Марс. Эти ребята были уверены в том, что планета досталась им в наследство от предков тысячелетия назад. И эти трое были недовольны тем фактом, что космическое агентство посмело приземлиться на планете, не спросив предварительного разрешения у них. Истцы даже предъявили документы, якобы доказывающие право собственности. В ответ на это представители NASA максимально доступно объяснили им, что Марс и Солнечная система принадлежат всему человечеству. Очевидно, что иск не был удовлетворён.
Парниковый эффект на экспорт
Так выглядит терраформированная планета в представлении художника
Учёные рассматривают вариант искусственного создания парникового эффекта, чтобы Марс стал пригоден для обитания. Этот процесс получил название «терраформирование».
Флаг
Триколор, символизирующий будущую историю Красной планеты
Один из инженеров NASA придумал флаг для Марса. Цвета флага выбраны не просто так и не наобум. Они символизируют будущую историю планеты: красная полоса означает Марс, каким он является сегодня; зелёная и синяя показывают потенциальные этапы освоения планеты человечеством.
Колонизация
Следующий «огромный скачок» для человечества
Более 100 000 добровольцев заявили о желании участвовать в проекте по колонизации красной планеты. По плану миссия под названием «Марс-один» (Mars One) должна стартовать в 2022 году.
Марсианский год
Среднее расстояние от Марса до Солнца в полтора раза больше среднего расстояния от Земли до Солнца
Из-за того, что радиус орбиты Марса больше радиуса Земли, один год на Красной планете длится 687 земных суток — почти в два раза дольше, чем на Земле.
Населена роботами
Марсоход Opportunity сделал автопортрет, склеив несколько снимков самого себя
Как это ни странно, на красной планете есть население. В данный момент популяция Марса состоит из семи роботов. Это аппараты, в разное время совершавшие посадку на поверхность. Из них работают сегодня лишь два — американские марсоходы Opportunity и Curiosity.
День рождения на Марсе
«Сэлфи» второго работающего на сегодняшний день марсохода — Curiosity
На свой первый день рождения марсоход Curiosity исполнил песенку Happy Birthday в свой адрес, находясь на поверхности красной планеты.
Сила тяжести
Ваш вес на Марсе составлял бы 38% от земного веса
На Марсе вы бы весили на 62% меньше, чем весите на Земле.
Почва
Почва на Марсе пригодна для выращивания овощей
Марсианская почва идеально подходит для выращивания спаржи и репы, но не клубники.
Почти как на Земле
Первое растение, которое будет выращено на колонизированной планете
Кстати, о марсианской почве. Учёные NASA обнаружили, что она удивительно схожа с почвой на вашей даче или заднем дворе загородного дома. В ней содержатся все необходимые для жизнеобеспечения питательные вещества.
Кислород
Сегодня доля кислорода в атмосфере Красной планеты составляет всего 0.13%
Около 4 миллионов лет назад атмосфера Марса была богата кислородом.
Голубой закат
Снимок выполнен цветной камерой марсохода Curiosity
Закаты на Марсе голубого цвета. Всё дело в особенности пыли в марсианской атмосфере. Она наиболее эффективно пропускает свет синего спектра, а световое излучение других цветов поглощается и рассеивается.
«Ржавая» планета
Фотография марсианского грунта в месте посадки аппарата «Феникс»
Причина, из-за которой планета выглядит красной, кроется в том, что её поверхность покрыта ржавчиной — оксидом железа.
Размер
Сравнение размеров Земли (средний радиус 6371 км) и Марса (средний радиус 3386,2 км)
По размерам Марс примерно вдвое меньше Земли.
Относительный успех
Схема расположения отработавших и действующих беспилотных аппаратов
Из более чем 40 миссий на Марс успешными оказались лишь 18.
Пылевые бури
Фотографии Марса, на которых видна пылевая буря (июнь — сентябрь 2001)
Пылевые бури на Марсе — самые сильные во всей Солнечной системе. Они могут длиться месяцами и распространяться по всей поверхности планеты.
«Сухая» планета
Дельта высохшей реки в кратере Эберсвальде (фото Mars Global Surveyor)
Несмотря на то что Марс вдвое меньше Земли, он имеет примерно такую же площадь сухой поверхности. Это следствие того, что большая часть поверхности нашей планеты покрыта водой.
Марс на Земле
Марсианский метеорит EETA79001
Учёные нашли осколки Марса на Земле, что позволило им изучать Красную планету ещё до того, как стартовали первые космические миссии.
Полезные астероиды
Метеорит марсианского происхождения ALH84001 под микроскопом
Эти куски попали на Землю благодаря астероидам, которые, ударяясь о поверхность Марса, выбрасывали осколки планеты на околосолнечную орбиту. А те, спустя миллионы лет, падали на Землю в виде метеоритов. Примечательно, что в некоторых марсианских метеоритах были найдены образования, похожие на останки живых организмов. Одно из таких образований обнаружено в метеорите ALH 84001.
Бог Войны
Статуя бога войны Марса (Бранденбургские ворота, Берлин)
Своё название планета получила из римской мифологии. Марс — имя бога войны, вместе с Юпитером и Квирином стоявшего во главе раннего пантеона римских богов.
Полярные шапки
Как и на Земле, она состоит изо льда
Помимо Земли, Марс — единственная планета, имеющая полярные шапки. Не говоря уже о наиболее пригодных для жизни условиях.
Удивительная планета, не правда ли? Очевидно, она таит в себе ещё много интересного. Сможет ли человечество разгадать все её тайны? Удастся ли землянам заселить соседнюю планету? Быть может, ваши внуки будут иметь паспорта граждан Марса. Будущее покажет, насколько далеко мы зайдём в своём любопытстве.
Оцените статью: Поделитесь с друзьями!www.publy.ru
ГРАВИТАЦИЯМарс планета
Марс планета
Как было указано в статье: «Планеты земной группы» [1], плотности Марса и Меркурия явно противоречивы. Поэтому и начнем исследовать Марс именно с этого параметра. Марс превосходит Меркурий по объему в 2.7 раза, а его масса превосходит меркурианскую только в 1,9 раза. Эти данные подтверждаются расчетами, выполненными на основе формул Кеплера и Ньютона. Но верны ли эти параметры, несмотря на то, что ссылаемся на признанных корифеев науки? Читатель пусть не волнуется, я не собираюсь низвергать великих ученых с их пьедестала, а только скорректировать расчеты в соответствии с новым подходом к проблеме всемирного тяготения.
Меркурий и Венера из-за близкого соседства с Солнцем должны иметь плотность своего вещества несколько меньшую, а Марс, находясь далеко за орбитой Земли, должен иметь, по крайней мере, сравнимую с ней плотность или даже превосходить ее. Логика понятная, менее нагретое тело имеет меньший объем и большую плотность.
Для подтверждения сказанного, проведем расчеты исходя из новых реалий: гравитационная постоянная – не постоянная и равна энергетическому коэффициенту. Энергетический коэффициент рассчитывается исходя из энергии планеты [2].
Марс наиболее похож на Землю и, несомненно, вызывает интерес, как для фантастов, так и для науки. Видимо, недалек тот день, когда земляне воочию увидят: «есть ли жизнь на Марсе…» и «будут ли на Марсе яблони цвести».
Период вращения Марса и смена времен года аналогичны земным, но климат значительно холоднее и суше чем на Земле. Продолжительность года составляет 687 земных суток, продолжительность суток – 24 часа 39 минут 35 секунд. Холодная и тонкая атмосфера, состоящая из 95 % углекислого газа, не пригодна жизнедеятельности. Отсутствие на Марсе жидкой воды, также не придаст путешественникам и садоводам оптимизма.
Физические параметры Марса [3].
R=2,2794382·1011 м – большая полуось,
v=24,13 км/с (24130 м/с) – орбитальная скорость,
r=3,3895·106 м – средний радиус,
m=6,4185·1023кг – масса,
V=1,6318·1011 км3 – объем,
Θ=210 К (-63o C) – средняя температура.
Найдем энергетический коэффициент для Марса, учитывая его среднюю температуру
GM=Θ/Θ max=210/4,3924·1012=4,78·10-11 (1)
Вычислим массу Марса, используя параметры Фобоса (спутник планеты Марс) [4]. Радиус окружности, по которой движется Фобос, равен 9400 км (9,4·106 м), а период его обращения равен 7 ч 40 мин (2,76·104 с).
(2)
Отсюда плотность
ρ=M/V=8,996152·1023/1,6318·1020 м3=5500 кг/м3. (3)
Плотность марсианского вещества сравнялась с земной плотностью.
Уточним силу притяжения с новыми значениями масс Солнца и Марса по закону всемирного тяготения. Предварительно вычислим гравитационный коэффициент между планетой и звездой.
(4)
(5)
Сила тяжести на Марсе будет иметь следующее значение.
(6)
Примечание.
Для будущих посадок космических аппаратов (КА) на поверхность Марса.
Когда Марс будет находиться в перигелии (2,0·108 км), то на экваторе, на дневном полушарии, температура его поверхности может достигать 20О С. При данной температуре энергетический коэффициент равен гравитационной постоянной GE=G. Тогда сила тяжести при посадке космического аппарата будет равна.
(7)
Сила тяжести в данном случае может возрасти на 70%. Вот основная причина, кто не пускает нас на Марс, которая погубила многие КА. Последний пример с европейским модулем «Schiaparelli», который должен был изучать поверхность Марса в рамках программы «ЭкзоМарс», но разбился при посадке [5]. Сюда следует приплюсовать атмосферу, состоящую из очень разреженного углекислого газа. Эту разреженность добавляет низкое давление на дневном полушарии в безоблачном марсианском небе.
Для сравнения сведем полученные физические параметры и справочные параметры Марса в таблицу.
| Марс | Масса, М (кг) | Энергетический коэффициент, GE | Ускорение своб. падения, g (м/с2) | Плотность, ρ (кг/м3) |
| Параметры новые | 8,996·1023 | 4,78·10-11 – 6,67·10-11 | 3,74 – 5,22 | 5500 |
| Параметры справочные | 6,4185·1023 | G (Нм2/кг2)6,67·10-11 | 3,711 | 3933 |
Как видим, полученные данные, по крайней мере, не противоречат логике и физике.
Долина Маринер [5]
По экватору планеты протянулись глубокие каньоны – долина Маринера, названная в честь космической научно-исследовательской станции «Маринера-9», которая первая обнаружила долину в 1971 году. Каньоны простираются с востока на запад около 4000 км.. Ученые предполагают, что каньоны образовались в результате раскола и растяжения коры планеты, глубина в некоторых местах достигает 8–10 км.
Олимп [5]
На Марсе красуется самый большой вулкан в солнечной системе – вулкан Olympus Mons (гора Олимп) высотой 27 км. Диаметр горы составляет 550 км, объём в 10 раз превышает объём крупнейшего вулкана Земли Мауна-Кеа. Поблизости расположено вулканическое нагорье – Тарсис, которое образовали три больших вулкана – горы Арсия, Аскреус и Повонис. Вулканы – это бурная деятельность Марса в молодые годы, а в настоящее время не обнаружено ни одного действующего вулкана [6].
Марс прекрасная, красная планета не пригодная для жизни и обитания, но пригодная для науки.
Примечание. При расчете силы притяжения Марса к Солнцу по второму закону Ньютона, ее значение будет несколько больше. Поэтому для данной формулы следует вводить эмпирический тепловой коэффициент (см. статью: «Меркурий планета»).
Источники
- Ершов Г.Д., Планеты земной группы, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/planety/planety-zemnoj-gruppy.html
- Ершов Г.Д., Гравитационная постоянная – величина переменная, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/g/gravitacionnaya-postoyannaya-velichina-peremennaya.html
- Википедия, Марс / URL: https://goo.gl/NNnnIm
- Ершов Г.Д., Фобос и Деймос, Гравитация / URL: http://gennady-ershov.ru/g/fobos-i-dejmos.html
- Eesa, Schiaparellit landing site / URL: http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2016/10/Schiaparelli_landing_site
- Википедия, Олимп (Марс) / URL: https://goo.gl/zD62Wr
Назад Вперед
gennady-ershov.ru
Сколько весит человек на других планетах?
Представим себе, что мы отправляемся в путешествие по Солнечной системе. Какова сила тяжести на других планетах? На каких мы будем легче, чем на Земле, а на каких тяжелее?
Пока мы еще не покинули Землю, проделаем такой опыт: мысленно опустимся на один из земных полюсов, а затем представим себе, что мы перенеслись на экватор. Интересно, изменился ли наш вес?
Известно, что вес любого тела определяется силой притяжения (силой тяжести). Она прямо пропорциональна массе планеты и обратно пропорциональна квадрату ее радиуса (об этом мы впервые узнали из школьного учебника физики). Следовательно, если бы наша Земля была строго шарообразна, то вес каждого предмета при перемещении по ее поверхности оставался бы неизменным.
Но Земля - не шар. Она сплюснута у полюсов и вытянута вдоль экватора. Экваториальный радиус Земли длиннее полярного на 21 км. Выходит, что сила земного притяжения действует на экваторе как бы издалека. Вот почему вес одного и того же тела в разных местах Земли неодинаков. Тяжелее всего предметы должны быть на земных полюсах и легче всего - на экваторе. Здесь они становятся легче на 1/190 по сравнению с их весом на полюсах. Конечно, обнаружить это изменение веса можно только с помощью пружинных весов. Небольшое уменьшение веса предметов на экваторе происходит также за счет центробежной силы, возникающей вследствие вращения Земли. Таким образом, вес взрослого человека, прибывшего с высоких полярных широт на экватор, уменьшится в общей сложности примерно на 0,5 кг.
Теперь уместно спросить: а как будет изменяться вес человека, путешествующего по планетам Солнечной системы?
Наша первая космическая станция - Марс. Сколько же человек будет весить на Марсе? Сделать такой расчет нетрудно. Для этого необходимо знать массу и радиус Марса.
Как известно, масса "красной планеты" в 9,31 раза меньше массы Земли, а радиус в 1,88 раза уступает радиусу земного шара. Следовательно, из-за действия первого фактора сила тяжести на поверхности Марса должна быть в 9,31 раза меньше, а из-за второго - в 3,53 раза больше, чем у нас (1,88 * 1,88 = 3,53). В конечном счете она составляет там немногим более 1/3 части земной силы тяжести (3,53 : 9,31 = 0,38). Таким же образом можно определить напряжение силы тяжести на любом небесном теле.
Теперь условимся, что на Земле космонавт-путешественник весит ровно 70 кг. Тогда для других планет получим следующие значения веса (планеты расположены в порядке возрастания веса):
Плутон 4,5 Меркурий 26,5 Марс 26,5 Сатурн 62,7 Уран 63,4 Венера 63,4 Земля 70,0 Нептун 79,6 Юпитер 161,2Как видим, Земля по напряжению силы тяжести занимает промежуточное положение между планетами-гигантами. На двух из них - Сатурне и Уране - сила тяжести несколько меньше, чем на Земле, а на двух других - Юпитере и Нептуне - больше. Правда, для Юпитера и Сатурна вес дан с учетом действия центробежной силы (они быстро вращаются). Последняя уменьшает вес тела на экваторе на несколько процентов.
Следует заметить, что для планет-гигантов значения веса даны на уровне верхнего облачного слоя, а не на уровне твердой поверхности, как у земноподобных планет (Меркурия, Венеры, Земли, Марса) и у Плутона.
На поверхности Венеры человек окажется почти на 10% легче, чем на Земле. Зато на Меркурии и на Марсе уменьшение веса произойдет в 2,6 раза. Что же касается Плутона, то на нем человек будет в 2,5 раза легче, чем на Луне, или в 15,5 раза легче, чем в земных условиях.
А вот на Солнце гравитация (притяжение) в 28 раз сильнее, чем на Земле. Человеческое тело весило бы там 2 т и было бы мгновенно раздавлено собственной тяжестью. Впрочем, еще не достигнув Солнца, все превратилось бы в раскаленный газ. Другое дело - крошечные небесные тела, такие как спутники Марса и астероиды. На многих из них по легкости можно уподобиться... воробью!
Вполне понятно, что путешествовать по другим планетам человек может только в специальном герметичном скафандре, снабженном приборами системы жизнеобеспечения. Вес орбитальных скафандров ок 120 кг (орлан МК, эксплуатируется С 2009г.), разрабатываются скафандры для иных небесных тел, так называемые космические, вес которых ок 200 кг. Поэтому приведенные нами значения веса космического путешественника на других планетах надо по меньшей мере утроить. Только тогда мы получим весовые величины, близкие к действительным.
Коротцев О.Н.
( по материалам http://www.prosto-o-slognom.ru )
www.galaxy-science.ru
Что произойдет с человеком на Марсе?
Пока Curiosity ковыряет грунт далекой планеты, частная компания Mars One намерена послать первых добровольцев на Марс к 2025 году. 18 февраля стало известно, что список из 202 586 человек, подавших заявки на полет, сократили до сотни счастливчиков. Mars One — частный проект под руководством Баса Лансдорпа, предполагающий полет на Красную планету с последующим основанием на ее поверхности колонии и трансляцией всего по телевидению. В полуфинальный список кандидатов вошли имена 50 женщин и 50 мужчин…
Предполагается, что люди, которые полетят на Марс основывать там колонию, на Землю уже не вернутся. То есть за десять лет Mars One построит космический корабль, который не просто довезет «поселенцев» до Красной планеты, но и доставит все необходимое для основания колонии. Не все ученые верят в успех подобного амбициозного (и фантастического!) предприятия — сомневаются в успехе строительства корабля, опасаются радиации и так далее, однако проект поддерживается лауреатом Нобелевской премии по физике Герардом Хоофтом.
Бас Лансдорп
Mars One основал Бас Лансдорп, уже побывавший в космосе как турист. Он очень просто и обстоятельно рассказывает о своих планах:
В мае 1918 года, будет запущена демонстрационная миссия: отправка посадочного модуля для проверки солнечных батарей, технологии извлечения воды из марсианского грунта, а также запуск коммуникационного спутника, который 24 часа в сутки, 7 дней в неделю будет передавать изображения, видео и другие данные с поверхности Марса. Планируется, также, провести эксперимент с выращиванием на поверхности Марса, в специальных защитных контейнерах, резуховидки Таля из семян.
2020 — запуск второго спутника связи на орбиту вокруг Солнца, оборудования для строительства колонии и беспилотного марсохода с прицепом, который выберет лучшее место для поселения и подготовит поверхность Марса для прибытия груза и размещения солнечных панелей.
2022 — в июле будет запущено 6 грузов: 2 жилых блока, 2 блока с системами жизнеобеспечения, 2 грузовых/складских блока.
2023 — в феврале грузы совершат посадку на Марс рядом с марсоходом, он начинает готовить базу для прибытия людей: доставляет блоки на выбранное место, активирует системы энергопитания и жизнеобеспечения, создающие запасы воды (3000 литров) и кислорода (120 кг).
2024 — в апреле-мае на орбиту Земли будут отправлены: транзитный модуль, корабль MarsLander (посадочный модуль) со «сборочным» экипажем на борту и 2 разгонных ступени. В сентябре первая четвёрка миссии сменяет «сборочный» экипаж и, после последней проверки системы на Марсе и транзитного модуля, состоится запуск первого пилотируемого корабля на Марс. Одновременно отправляется груз для обеспечения жизни второго экипажа.
2025 — в апреле первый экипаж в посадочном модуле высаживается на Марсе (транзитный останется летать по орбите вокруг Солнца). После восстановления и акклиматизации «поселенцы» установят дополнительные солнечные панели, соберут все модули, включая 2 жилых блока и 2 системы жизнеобеспечения для второго экипажа, в единую марсианскую базу и начнут обживать свой новый инопланетный дом.
Еще раз: назад пути не будет! Как запустить ракету оттуда, пока никто не знает. Откуда у компании на все это деньги? Соглашаясь лететь на Марс, ты соглашаешься участвовать в реалити-шоу!
Если у тебя есть хотя бы один друг-мизантроп, который говорил тебе, что с удовольствием бы отправился на Марс вместе с экспедицией Mars One — скинь ему ссылку на эту статью, пока он не наделал глупостей…
Дорога займет много времени и это будет не то чтобы очень весело.
Экспедиция Mars One заявляет, что экипаж преодолеет путешествие длиной в 210 дней. Каждый член экипажа будет иметь жилое помещение в 20 квадратных метров и не сможет принять душ. Если ты страдаешь от приезда родственников на праздники, как вы переживете все это?
На самом деле, это будет совсем не весело.
После того как горе-астронавты провели 520 дней в поддельном корабле на российской автостоянке, имитирующем экспедицию, у четырех из шести подопытных наблюдались проблемы со сном и прогрессирующая депрессия.
Люди никогда не находились в космосе так долго.
На данный момент лимит пребывания на МКС составляет шесть месяцев из-за того, как невесомость влияет на организм человека. Путешествие на Марс продлится 200 дней, что явно больше, чем полгода.
Будет непросто адаптироваться к марсианскому времени.
День на Марсе длится дольше земного на 40 минут. Звучит как небольшая разница, но после того, как ты жил всю жизнь по 24 часа в сутки, это будет ощутимо.
Ты вряд ли снова увидишь Землю.
И это может повлиять на тебя гораздо сильнее, чем ты думаешь. Когда астронавты «Аполло» отправились на Луну, они сообщали о возрастающем чувстве беспокойство по мере отдаления от родной планеты. По сравнению с Марсом, Луна совсем рядом.
Когда твое тело привыкнет к марсианской гравитации, ты больше не сможешь вернуться на Землю. Никогда.
Гравитация на Марсе в три раза слабее, чем на Земле. Многие мышцы и кости атрофируются за ненадобностью. Поэтому если твой организм адаптируется к тамошним условиям, на Земле тебе просто не выжить.
Первые марсианские поселенцы не смогут иметь детей.
Сам решай, хорошо это или плохо, но руководство экспедиции Mars One настоятельно рекомендует даже не пытаться завести детей из-за отсутствия данных об особенностях развития плода в слабой гравитации.
Тебе придется заниматься, чтобы быть в форме. Очень много заниматься.
См. пункт 6.
А если ты заболеешь, то будешь находиться в 55,76 миллионах километров от Земли.
Всегда есть шанс, что ты заразишься чем-то исключительно марсианским.
Тогда на Землю тебя не пустят, даже если ты очень захочешь.
Ты не сможешь выйти прогуляться.
Плотность атмосферы Марса составляет всего 1% от плотности на Земле. На 96% она состоит из диоксида углерода, и только остаток составляет кислород. Также на Марсе случаются мощные пыльные бури, которые также могут быть токсичными для человека. Ты можешь выйти погулять в скафандре, но это не одно и то же.
Информация на Землю передается в среднем от 3 до 22 минут, так что звонки друзьям остаются под вопросом.
А ждать СМС придется минимум 6 минут!
Что также означает, что ты вряд ли сможешь пользоваться интернетом.
Кроме нескольких сайтов, специально загружаемых на марсианский сервер с Земли. Mars One говорят, что астронавты смогут получить доступ к своим любимым сайтам, но просто «посерфить” едва ли получится.
Ты больше никогда не съешь свое любимое блюдо.
Разве что оно сделано из определенных овощей вроде картофеля, шпината, салата или соевых бобов, которые, как мы знаем, могут расти в космосе.
Ты будешь подвержен высокому уровню радиации.
Когда Curiosity отправился на Марс, ученые измерили уровень радиации в тамошних условиях. Число составило 662 (плюс-минус 108) милизивертов. Это примерно две трети лимита в 1000 милизивертов, введенных большинством космических агентств для своих астронавтов.
Просто напоминаем: ты умрешь на Марсе.
Множество нарушений здоровья не смогут быть вылечены на красной планете. А даже если бы могли, вы бы все равно умерли вдали от родственников и друзей.
Но несмотря на все это, твой первый восход солнца на Марсе, кажется, будет стоить того. Или не будет. Это ты узнаешь наверняка, только когда окажешься там!
Даже если представить, что голландская компания в рекордные сроки, не имея ни собственных космических технологий, ни опыта по созданию корабля, на котором люди могли бы жить 300 дней без подвоза воды, воздуха, продуктов и одежды с Земли, все же совершит чудо, вопрос: а как обеспечить всем необходимым поселенцев на Марсе?
Корабль – дело сложное, но тут хотя бы есть заделы и у нас, и у НАСА. МКС – это по сути прообраз марсианского планетолета. А кто и как за 9 лет создаст модули, способные обеспечивать жизнь поселенцев на Марсе? Где брать электричество, воду, еду?
Опыт длительных полетов показал: для обеспечения нормального существования человека за пределами Земли нужно 10 кг груза в день. Это и вода, и воздух, и еда, и различные книжки-фильмы (без развлечений человек тоже существовать не может). Если «Марс Один» собирается отправить на Красную планету первых четырех поселенцев, сколько груза они должны с собой взять, чтобы хватило и на дорогу, и на жизнь на Марсе?
С 1998 года существует «Марсианское общество» — организация энтузиастов, цель которой – доказать, что на Марсе можно жить. Они разрабатывают марсоходы, модули для автономного существования. В американском штате Юта с 2002 года работает Mars Desert Research Station, где моделируется марсианская экспедиция. Но даже лидеры «Марсианского общества» не надеются на то, что реальная пилотируемая экспедиция на Марс может быть осуществлена в ближайшее десятилетие.
Проектов, подобных «Марс Один», уже было множество. Первое время их создателям романтичные спонсоры еще выделяли деньги. Потом финансирование заканчивалось. И тысячи людей, искренне повершивших в проект (а, как утверждает «Марс Один», на полет в один конец на Красную планету записались сотни землян), разочарованно вернутся к своим повседневным делам. Разве что некоторых из них «соберут на подготовку» и компания еще подзаработает на телешоу под условным названием «Они летят на Марс без надежды на возвращение»…
Канадский художник и концептуальный дизайнер Брайан Верстиг делает иллюстрации для проекта Mars One. Мы предлагаем посмотреть то, что он уже нарисовал.
Загрузка…
Источник: planetatain.ru
gipotezy.com
Как Марс превратят в Землю: Терраформирование Марса
После того как троица астронавтов 2 ноября 2000 года поселилась на МКС, один из представителей NASA отметил:«Мы навсегда отправляемся в космос. Сначала люди будут кружить вокруг этого шара, а после мы полетим на Марс».
Зачем вообще лететь на Марс? Изображения еще 1964 года выпуска показали, что Марс — это пустынная, безжизненная планета, которая, казалось бы, мало что может предложить людям. У нее крайне тонкая атмосфера и никаких признаков жизни. Однако Марс вселяет некоторый оптимизм по части продолжения человеческого рода. На Земле более семи миллиардов человек, и это число постоянно растет. Возможно перенаселение или планетная катастрофа, и они заставляют нас искать новые дома в нашей Солнечной системе. Марс может предложить нам больше, чем то, что показывает марсоход «Кьюриосити». В конце концов, там была вода.Почему Марс?
Марс уже давно привлекает людей и захватывает воображение. Сколько книг и фильмов было создано по мотивам жизни на Марсе и его освоения. Каждая история создает свой собственный уникальный образ жизни, которая могла бы поселиться на красной планете. Что же такого в Марсе, что делает его предметом многочисленных историй?
В то время как Венеру называют сестринской по отношению к Земле планетой, условия на этом огненном шаре крайне непригодны для жилья, хотя NASA и планировало посещение Венеры с попутной экскурсией на Марс. С другой стороны, Марс ближе всех находится к Земле. И несмотря на то, что сегодня это холодная и сухая планета, у нее есть все элементы, пригодные для жизни, как то:
- Вода, которая заморожена в виде полярных шапок
- Углерод и кислород в форме двуокиси углерода
- Азот
95,3 % двуокиси углерода 2,7 % азота 1,6 % аргона 0,2 % кислорода
В противоположность этому земная атмосфера состоит на 78,1 % из азота, 20,9 % кислорода, 0,9 % аргона и 0,1 % двуокиси углерода и других газов. Как вы можете догадаться, любым людям, которые захотят посетить Марс уже завтра, придется тащить с собой достаточное количество кислорода и азота, чтобы выжить (мы ведь дышим не чистым кислородом). Тем не менее сходство атмосфер ранней Земли и современного Марса заставило некоторых ученых предположить, что те же процессы, которые на Земле переработали большую часть двуокиси углерода в пригодный для дыхания кислород, можно повторить и на Марсе. Для этого нужно сгустить атмосферу и создать парниковый эффект, который будет нагревать планету и обеспечит подходящую среду обитания для растений и животных.
Средняя температура поверхности Марса составляет минус 62,77 градуса Цельсия, и колеблется от плюс 23,88 градуса до минус 73,33 по Цельсию. Для сравнения, средняя температура на Земле — 14,4 градуса Цельсия. Тем не менее у Марса есть несколько особенностей, которые позволяют рассмотреть его в качестве будущего жилья, как то:- Время обращения — 24 часа 37 минуты (Земля: 23 часа 56 минут)
- Наклон оси вращения — 24 градуса (Земля: 23,5 градусов)
- Гравитационное притяжение — треть земного
Другие миры, которые рассматриваются в качестве возможных кандидатов на терраформирование, это Венера, Европа (луна Юпитера) и Титан (луна Сатурна). Однако Европа и Титан находятся слишком далеко от Солнца, а Венера слишком близко. К тому же, средняя температура на поверхности Венеры — 482,22 градуса Цельсия. Марс, как и Земля, стоит особнячком в нашей Солнечной системе и может поддерживать жизнь. Давайте узнаем, как ученые планируют превратить сухой холодный ландшафт Марса в теплую и пригодную для жизни среду обитания.Марсианские теплицы
Терраформирование Марса будет грандиозным процессом, если вообще будет. Начальные стадии могут занять несколько десятилетий или столетий. Терраформирование всей планеты в землеподобную форму займет несколько тысяч лет. Некоторые предполагают и десятки тысяч лет. Как же мы превратим сухую пустынную землю в пышную среду, в которой смогут выжить люди, растения и другие животные? Предлагают три метода:
- Большие орбитальные зеркала, которые будут отражать солнечный свет и нагревать поверхность Марса
- Парниковые фабрики
- Сбрасывание полных аммиака астероидов на планету, чтобы повысить уровень газов
Еще один вариант сгущения атмосферы Марса, а значит и повышения температуры на планете, это строительство фабрик, производящих парниковые газы, работающих на солнечных батареях. Люди хорошо умеют выпускать тонны парниковых газов в собственную атмосферу, которые, как считают некоторые, приводят к глобальному потеплению. Этот же тепловой эффект может сыграть добрую шутку на Марсе, если создать сотни таких фабрик. Единственной их целью будет выпускать хлорфторуглерод, метан, двуокись углерода и другие парниковые газы в атмосферу.
Фабрики по производству парниковых газов будут либо отправлены на Марс, либо созданы уже на поверхности красной планеты, и это уже займет годы. Для транспортировки этих машин на Марс, они должны быть легкими и эффективными. Потом парниковые машины будут имитировать естественный процесс фотосинтеза растений, вдыхая углекислый газ и выдыхая кислород. Это займет много лет, но постепенно атмосфера Марса насытится кислородом, благодаря чему астронавты смогут носить только дыхательные аппараты, а не сдавливающие костюмы. Вместо или в дополнении к этим парниковым машинам можно использовать фотосинтезирующие бактерии.
Есть и более экстремальный метод озеленения Марса. Кристофер Маккей и Роберт Зурин предложили бомбардировать Марс большими ледяными астероидами с аммиаком, чтобы выработать тонны парниковых газов и воды на красной планете. Ракеты с ядерными двигателями должны быть привязаны к астероидам из внешней части нашей Солнечной системы. Они будут двигать астероиды со скоростью 4 км/с на протяжении десятка лет, а после выключаться и позволять астероиду весом в десять миллиардов тонн упасть на Марс. Энергия, которая высвобождается в процессе падения, оценивается в 130 миллионов мегаватт. Этого достаточно, чтобы питать Землю электроэнергией в течение десяти лет.
Если есть возможность разбить астероид таких размеров о Марс, энергия одного столкновения подняла бы температуру на планете на 3 градуса по Цельсию. Внезапное повышение температуры вызовет таяние около триллиона тонн воды. Несколько таких миссий за пятьдесят лет могли бы создать нужный температурный климат и покрыть водой 25 % поверхности планеты. Однако бомбардировка астероидами, которые выпускают энергию, эквивалентную 70 000 мегатонных водородных бомб, приведет к задержке заселения людьми на много столетий.
Хотя мы можем достичь Марса уже в ближайшем десятилетии, терраформирование займет тысячи лет. Земле потребовались миллиарды лет, чтобы превратиться в планету, на которой могут процветать растения и животные. Преобразование ландшафта Марса в земной — крайне сложный проект. Пройдет много веков, прежде чем человеческая изобретательность и труд сотен тысяч людей смогут вдохнуть жизни в холодный и пустынный красный мир.
Вы можете прочитать другие новости на эту тему:paranormal-news.ru
