На марсе холодно или жарко: GISMETEO: Какая температура на Марсе?

Содержание

GISMETEO: Какая температура на Марсе? — Наука и космос

GISMETEO: Какая температура на Марсе? — Наука и космос | Новости погоды.

Перейти на мобильную версию

3 фев, 15:14

Наука и космос

Марс удален от Солнца на большее расстояние, чем Земля, а его углекислая атмосфера в 100 раз тоньше, чем у нашей планеты, из-за чего не может служить одеялом, сохраняющим тепло. По этим причинам на Марсе холодно.

Минимальная температура, которую там регистрировали, составляет минус 128 °С, а на Земле — минус 93 °С в Антарктиде. Марсианский температурный максимум равен +30 °С, а земной составляет +56 °С в Долине Смерти, США.

Средняя температура на Марсе, по данным НАСА, — минус 60 °С. Зимой ближе к полюсам может доходить до минус 125 °С. Летним днем у экватора воздух нагревается до +20 °С, однако в ночное время может похолодать до минус 73 °С. По ночам на поверхности появляется изморозь, которая с рассветом превращается в пар, увеличивая влажность воздуха.

Температурный максимум, зафиксированный марсоходом «Кьюриоисти», составляет +6 °С после полудня, при этом значительное число дней за период его наблюдений температура была выше нуля. Марсоход «Персеверанс» 29 января зафиксировал максимальную температуру — минус 13 °С и минимальную — минус 85 °С.

Времен года четыре, как и у нас. Но они отличаются по продолжительности из-за того, что орбита Марса более вытянутая. Так, марсианская весна в северном полушарии длится 7 месяцев, на летний и осенний сезоны приходится около 6 месяцев, а продолжительность зимы составляет 4 месяца. Во время марсианского лета происходит таяние полярной ледяной шапки, а зимой она снова разрастается.

По одной из версий, когда-то на Марсе было более тепло и влажно, а средняя температура достигала +10 °С. По другим данным, из-за того, что Солнце раньше было тусклее, Красная планета представляла собой белоснежную ледяную пустыню.

Климатические изменения на Марсе происходят и сейчас. Исследования показали признаки перехода от ледникового периода к межледниковому, что выражается в сокращении полярных ледяных шапок и увеличении среднеширотных ледников.

Больше интересного — «ВКонтакте». Подписывайтесь!

Гисметео в «Инстаграме»

Больше интересного в «Телеграме»

Читайте нас в «Дзене»

Развитие климата на планетах земной группы » Блог о самостоятельном туризме

Планеты с умеренным климатом, напоминающим земной, когда-то считались редкостью в нашей Галактике. Современные математические модели наводят на мысль, что если за пределами Солнечной системы существуют планеты, то многие из них могут быть обитаемыми

Рис. 3.1. ВЕНЕРА, ЗЕМЛЯ И МАРС (слева направо; пропорции соблюдены) на ранних этапах своей истории могли иметь достаточно умеренный климат, чтобы на их поверхности в течение долгого времени существовала «жизнетворная» вода в жидком состоянии.

Численные модели, в том числе и разработанные авторами, показывают, что особенности обмена углекислым газом между атмосферой и сушей — а не только расстояние от планеты до Солнца — объясняют, почему Венера лишилась своей воды, Марс замерз, а Земля осталась пригодной для жизни.

Почему на Марсе слишком холодно, чтобы там существовала жизнь, на Венере слишком жарко, а на Земле в самый раз? На первый взгляд ответ на этот вопрос может показаться простым. Здравый смысл подсказывает, что Земля с ее пригодной для жизни средней температурой +15 °С образовалась на подходящем расстоянии от Солнца, а Марс (—60 °С) и Венера (+460 °С) — нет; в результате только на поверхности Земли есть необходимая для жизни вода в жидком состоянии.

Однако особенности происхождения «земных», или «каменных», планет не объясняют полностью их климата. Мы предполагаем, что три «соседки», образовавшиеся при столкновении множества тел, так называемых планетезималей, были когда-то во многих отношениях похожи. Они состояли из одинаковых пород, имели атмосферы с примерно одинаковым газовым составом (содержащие углекислый газ и водяной пар) и были достаточно массивными, чтобы удерживать воду на большей части своей поверхности. Принципиально различный климат возник на них в основном из-за различий в круговороте диоксида углерода, или углекислого газа (СО₂),— обмене им между корой планеты и атмосферой. Углекислый газ, подобно водяному пару и некоторым другим компонентам атмосферы, является «парниковым» газом: он пропускает солнечный свет, но поглощает инфракрасное излучение (тепло) планеты и переизлучает часть этого тепла назад к ее поверхности.

Более детальные расчеты показывают, что умеренный климат, всегда существовавший на Земле, в первую очередь обязан своим происхождением особенностям механизма газообмена на нашей планете: когда поверхность планеты остывает, количество углекислого газа в атмосфере увеличивается, когда же температура поверхности растет, его количество уменьшается. Марс сейчас «заморожен», поскольку он потерял способность возвращать газ в атмосферу, а на Венере — пекло, поскольку там, наоборот, отсутствует механизм выведения углекислого газа из атмосферы. (Меркурий, еще одна планета земной группы, не имеет атмосферы; температура его поверхности полностью зависит от излучения Солнца.)

Парадокс тусклого молодого Солнца. Наш интерес к роли углекислого газа в эволюции климата Земли, Марса и Венеры уходит своими корнями в одну космологическую загадку, относящуюся к происхождению Земли и называемую парадоксом тусклого молодого Солнца. Фактически любая модель звезды показывает, что во время образования Солнечной системы (около 4,6 млрд. лет назад) излучение Солнца было на 25—30% слабее, чем сейчас. Однако затем светимость Солнца (интенсивность его излучения) стала примерно линейно увеличиваться со временем.

Парадокс возникает, как установили в 1970-е гг. К. Саган и Дж. Муллен из Корнеллского университета, в силу того, что, если первичная атмосфера Земли была такой же, как и сейчас, Земля, «обогреваемая» слабым излучением Солнца, должна была находиться в «замороженном» состоянии до 2 млрд. лет назад. Однако на самом деле планета не была обледенелой. Данные, полученные при изучении осадочных пород, показывают, что 3,8 млрд. лет назад — в эпоху, которой датируются древнейшие геологические данные,— на Земле уже были океаны. Кроме того, существование на Земле в течение последних 3,5 млрд лет жизни доказывает, что земная поверхность никогда не замерзала целиком. (Вода может находиться в жидком состоянии при температуре от 0 до 374 °С; в современной атмосфере вода кипит и испаряется на уровне моря при 100 °С, но она может оставаться жидкой и при более высокой температуре, если атмосферное давление достаточно велико.)

Саган и Муллен поняли, что парадокс исчезает, если предположить, что земная атмосфера со временем изменялась. Например, если бы на юной планете облаков было меньше, чем сейчас, то меньше солнечного света, падающего на Землю, отражалось бы назад в космос и планета была бы относительно теплее. (Сейчас 30 % солнечного света, падающего на верхнюю границу атмосферы, возвращается в космос, причем главным образом из-за отражения от облаков. )

Рис. 3.2. РАСЧЕТЫ по моделям климата показывают, что Земля, с такой же атмосферой, как сейчас, могла бы замерзнуть в начале своей истории.

Причиной является то, что в прошлом светимость Солнца была почти на 30 % меньше (цветная кривая). Верхняя черная кривая показывает температуру поверхности, рассчитанную с помощью «одномерной» (с глобальным осреднением) климатической модели в предположении постоянной концентрации СО₂. (Многие из расчетов, обсуждаемых в тексте, также базируются на одномерных моделях.) Нижняя черная кривая показывает температуру поверхности Земли, лишенной атмосферы. Темная область между кривыми представляет величину парникового эффекта. На самом деле содержание СО₂ в прошлом, возможно, было больше, а температура поверхности Земли выше, чем показано здесь. Кривая светимости Солнца основана на расчетах Д. Гофа из Кембриджского университета.

Более вероятное объяснение изменения климата состоит в том, что в отдаленном прошлом был значительнее парниковый эффект. Саган и Муллен предположили, что аммиак (NН₃) — эффективный поглотитель инфракрасного излучения — мог бы создать более теплый климат на Земле, если бы на его долю приходилось 100 молекул из каждого миллиона молекул атмосферных газов. Последующие исследования показали, однако, что под действием солнечного света аммиак быстро превращается в газы, не создающие парниковый эффект — азот и водород, поэтому, чтобы выполнять роль «хранителя» теплого климата, аммиак должен был бы постоянно выделяться из Земли в атмосферу.

Другие исследователи сосредоточили свое внимание на углекислом газе, который не так легко разрушается солнечным светом. Углекислого газа на Земле в избытке: его запасов, сосредоточенных в карбонатных осадочных породах, достаточно для создания атмосферного давления в 60 бар: (В современной атмосфере углекислый газ создает давление 0,0003 бар.) Если бы в первоначальной атмосфере Земли присутствовало количество углекислого газа, соответствующее давлению хотя бы в несколько десятых долей бара, создаваемый им дополнительный парниковый нагрев мог бы компенсировать нехватку солнечного тепла. Пройти профессиональное обучение яхтингу или получить все необходимые навыки управления яхтой, вы сможете на сайте gosailing.ru. На данном ресурсе вы сможете просмотреть полный прайс-лист на услуги агентства GOSAILING.Ru, а также прочитать отзывы выпускников прошедших обучение.

Предположение о том, что повышенный уровень содержания СО₂ мог бы предохранить раннюю Землю от замерзания, вскоре привел к следующей идее: снижение содержания СO₂со скоростью, в точности компенсирующей возрастание светимости Солнца, объяснило бы тот факт, что температура на Земле менялась незначительно. Расчет такой компенсирующей скорости был выполнен М. Хартом из НАСА.

Харт смог получить решение задачи, в котором содержание газа убывает со временем по логарифмическому закону. Однако самый интересный «результат» состоял в том, что лишь немногие из этих расчетов приводили к цели. Другими словами, если состав модельной атмосферы в какой-нибудь момент времени начинал меняться со скоростью, отличной от точного решения, то планета становилась непригодной для жизни: если содержание СО₂ убывало слишком медленно, Земля превращалась в пекло, если слишком быстро — океаны замерзали.

Харт выполнил аналогичные расчеты для иных, чем действительное, расстояний между Землей и Солнцем. Он нашел, что если бы Земля образовалась на 5 % а. е. (астрономической единицы) ближе к Солнцу, то атмосфера стала бы настолько горячей, что океаны испарились бы (такой процесс известен как разгоняющийся парниковый эффект). Напротив, если бы планета сформировалась всего на 1 % а. е. дальше от Солнца, она попала бы в условия разгоняющегося оледенения. Только находясь в относительно узком поясе орбит — между 0,95 и 1,01 а. е., — Земля может избежать и той и другой климатической катастрофы (1 астрономическая единица равна среднему расстоянию между Солнцем и Землей — 149,6 млн км). Харт назвал эту узкую полосу орбит «непрерывно обитаемой зоной» (НОЗ).

Выводы Харта внушали беспокойство: согласно этим выводам, Земля должна была получить исключительные преимущества, чтобы избежать судьбы Марса или Венеры. Лишь в последние несколько лет обнаружилось слабое место в предположениях Харта. Математическая модель, разработанная Дж. Уолкером и П. Хэйсом из Мичиганского университета и одним из авторов (Кастингом), показала, что благоприятное для земной жизни изменение концентрации углекислого газа не имело характера счастливой случайности. Скорее всего, содержание СО₂ изменяется в ответ на изменения температуры поверхности Земли: когда температура растет, содержание СО₂ в атмосфере уменьшается, что приводит к охлаждению поверхности, и наоборот, когда поверхность охлаждается, количество атмосферного СО₂ возрастает, что приводит к потеплению. Наличие такой отрицательной обратной связи означает, что Земля, возможно, никогда не подвергалась опасности разгоняющегося потепления или оледенения, постулированных Хартом.

Рис. 3.3. ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ обязан своим существованием некоторым газам (преимущественно углекислому) и водяному пару. Такие компоненты атмосферы пропускают солнечную радиацию к поверхности планеты, но захватывают инфракрасное (тепловое) излучение планеты и переизлучают значительную часть этой энергии назад к поверхности, что приводит к ее нагреву. На Земле температура у поверхности благодаря парниковому эффекту примерно на 35 °С выше той, которая была бы в отсутствие этих газов.

Какая температура на Марсе?

Температура на Марсе намного ниже, чем средняя температура на Земле, и благодаря марсоходу NASA Perseverance Rover мы постоянно получаем новые данные.
(Изображение предоставлено: MARK GARLICK / SCIENCE PHOTO LIBRARY через Getty Images)

Температура на Марсе намного ниже, чем на Земле. Но ведь и планета дальше от солнца. Маленькая бесплодная планета также имеет тонкую атмосферу, которая на 95 процентов состоит из углекислого газа.

Эта комбинация факторов делает Марс суровым и холодным миром, температура которого может опускаться до минус 200 градусов по Фаренгейту (минус 128 градусов по Цельсию). Для сравнения, по данным Аризонского государственного университета, самая низкая зарегистрированная температура на Земле составляет минус 128,6 градусов по Фаренгейту (минус 88 градусов по Цельсию) в Антарктиде. (откроется в новой вкладке)

Между тем, самая высокая температура на Марсе составляет 70 градусов по Фаренгейту (21 градус по Цельсию), что значительно ниже самой высокой температуры, зарегистрированной на Земле, которую Университет штата Аризона оценивает как 134 градуса по Фаренгейту (56 градусов по Цельсию) в Inyo. Каунти, штат Калифорния, США.

Связанный: Сколько времени нужно, чтобы добраться до Марса?

Почему Марс такой холодный

График НАСА, показывающий среднюю температуру планет Солнечной системы. (Изображение предоставлено НАСА/Институт Луны и Планет)

Атмосфера Марса примерно в 100 раз тоньше земной. Без «теплового одеяла» Марс не может удерживать тепловую энергию. По данным НАСА, в среднем температура на Марсе составляет около минус 80 градусов по Фаренгейту (минус 60 градусов по Цельсию) (открывается в новой вкладке). Зимой вблизи полюсов температура может опускаться до минус 195 градусов по Фаренгейту (минус 125 градусов по Цельсию). Летний день на Марсе может достигать 70 градусов по Фаренгейту (20 градусов по Цельсию) вблизи экватора, но ночью температура может упасть примерно до минус 100 градусов по Фаренгейту (минус 73 градуса по Цельсию).

Марсоход Curiosity НАСА постоянно дает нам новое представление об окружающей среде на Марсе. Например, температура воздуха во второй половине дня достигала 43 градусов по Фаренгейту (6 градусов по Цельсию), при этом температура поднималась выше нуля в течение значительного количества дней. Между тем, марсоход Perseverance зафиксировал максимум 8 градусов по Фаренгейту и минимум -112 градусов по Фаренгейту 29 января 2022 года. очень интересно», — заявил Фелипе Гомес из Центра астробиологии в Мадриде .

Ночью на скалах образуется изморозь, но с приближением рассвета и потеплением воздуха иней превращается в пар, и до тех пор, пока он не испарится, сохраняется 100-процентная влажность. Высокая влажность может помочь сделать Марс более пригодным для жизни, если вода конденсируется, образуя кратковременные лужи в ранние утренние часы.

Истории по теме

«Условия на Марсе, где относительная влажность высока, а количество доступного водяного пара составляет примерно 100 микрон, эквивалентны более сухим частям пустыни Атакама в Чили», — Джон Руммель из Восточной Каролины. Университет, сообщил Space.com по электронной почте.

По словам Раммеля, влажность Марса связана с колебаниями температуры. Ночью относительная влажность может повышаться до 80-100 процентов, при этом воздух иногда достигает атмосферного насыщения. Дневной воздух намного суше из-за более высоких температур.

«В настоящее время температура и атмосферное давление на Марсе слишком низки для стабильного существования жидкой воды», — писали Уильям Шихан и Джим Белл в книге «Открытие Марса: история наблюдения и исследования Красной планеты» (opens in new tab )» (Университет Аризоны Press, 2021).

На Земле некоторые формы жизни способны выжить в засушливых регионах, вытягивая воду из влажного воздуха. Среди них преобладают лишайники, выживающие в засушливом климате и не подверженные часто возникающим засухам. Было обнаружено, что некоторые лишайники в сверхсухих районах фотосинтезируют при относительной влажности до 70 процентов. Другое исследование показало, что форма антарктического лишайника может адаптироваться к жизни в смоделированных марсианских условиях.

«Такие кратковременные влажные периоды могут быть достаточно продолжительными и достаточно теплыми, чтобы земные организмы могли метаболизировать и даже размножаться», — сказал Раммель.

Исследователи подсчитали, что частицы снега из углекислого газа на Марсе имеют размер примерно с человеческий эритроцит. Марсианский снег изображен в рендеринге этого художника как дымка или туман, который в конечном итоге оседает на поверхность. (Изображение предоставлено НАСА, Кристин Данилофф/MIT News)

Времена года на Марсе

Как и на Земле, на Марсе четыре времени года, потому что планета наклонена вокруг своей оси. «На Земле сезоны весны, лета, осени и зимы имеют одинаковую продолжительность. На Марсе из-за заметного эксцентриситета его орбиты времена года различаются по продолжительности гораздо больше», — писали Шиэн и Белл. В северном полушарии весна является самым длинным сезоном в семь месяцев. Лето и осень длятся около шести месяцев. Зима длится всего четыре месяца.

В течение марсианского лета полярная ледяная шапка, состоящая в основном из углекислого газа, сжимается и может полностью исчезнуть. Когда наступает зима, ледяная шапка снова отрастает. По словам ученых, под ледяными щитами из углекислого газа может находиться некоторое количество жидкой воды.

Изменение климата на Марсе

В прошлом Марс мог быть теплее и влажнее, со средней глобальной температурой 50 градусов по Фаренгейту (10 градусов по Цельсию).

«Мы узнали, что Марс — это динамичная планета, — заявил журналистам в 2011 году Майкл Мейер, ведущий научный сотрудник программы НАСА по исследованию Марса. время, когда жизнь зародилась здесь, на Земле».

Другое исследование предполагает, что Красная планета, возможно, когда-то была белой ледяной пустошью со средней температурой минус 54 градуса по Фаренгейту (минус 48 градусов по Цельсию). По словам Робина Вордсворта, исследователя из Гарварда, холодный сценарий проще смоделировать, потому что Марс получает только 43 процента солнечной энергии Земли, а ранний Марс освещался более молодым солнцем, которое, как полагают, было на 25 процентов тусклее, чем сейчас. Cегодня.

«Это делает очень вероятным, что ранний Марс был холодным и ледяным», — сказал он в своем заявлении .

И сегодня планета продолжает меняться. Недавние исследования показали, что планета выходит из ледникового периода , сопровождающегося сокращением полярных шапок и ростом ледников в средних широтах.

«Вокруг ледяной шапки есть доказательства изменения климата от ледникового периода к межледниковому периоду», — сказал Space.com планетолог Исаак Смит. Смит изучал сокращающиеся ледяные шапки в Юго-западном научно-исследовательском институте в Колорадо.

«Слоистые ледяные отложения на полюсах Марса фиксируют подробную историю накопления и эрозии, связанную с климатическими процессами. Радарные исследования измеряют эти слои и предоставляют доказательства климатических изменений, таких как наступление и отступление льда», — написал Смит для «Science».

Журнал Американской ассоциации развития науки (открывается в новой вкладке).

Дополнительные ресурсы и чтение

Мы постоянно узнаем что-то новое о Марсе, например, что вода текла на Марсе намного дольше, чем предполагалось изначально. Или гигантский ударный кратер, похожий на пень, недавно обнаруженный на поверхности Марса. Определенно стоит узнать больше.

Библиография

«Как далеко Марс?» Space.com

«Мир: самая низкая температура» Университет штата Аризона (открывается в новой вкладке)

«Мир: самая высокая температура» Университет штата Аризона (открывается в новой вкладке)

«Факты о Марсе» НАСА (открывается в новой вкладке)

» Температуры, измеренные в кратере Гейла, выше, чем ожидалось» Phys.org (открывается в новой вкладке)

«Открытие Марса: история наблюдения и исследования Красной планеты (открывается в новой вкладке)», Уильям Шиэн и Джим Белл (Университет Аризона Пресс, 2021)

«Открытие древнего климата Марса» Гарвард (откроется в новой вкладке)

«Радар НАСА обнаружил рекорд ледникового периода в полярной шапке Марса» Лаборатория реактивного движения НАСА (откроется в новой вкладке)

«Ледниковый период, зарегистрированный в полярной шапке» месторождения Марса» «Наука »

Присоединяйтесь к нашим космическим форумам, чтобы продолжать обсуждать последние миссии, ночное небо и многое другое! А если у вас есть новость, исправление или комментарий, сообщите нам об этом по адресу: community@space. com.

Джонатан — редактор журнала All About History. Он имеет степень по истории Университета Лидса. Ранее он работал редактором журналов о видеоиграх games™ и X-ONE, а также технических журналов iCreate и Apps. В настоящее время он базируется в Борнмуте, Великобритания.