> > > День на Марсе
Сколько длится день на Марсе : солнечный день и сидерический сол, сравнение с Землей и временем, влияние расстояния к Солнцу, смена сезонов и описание погоды.
Марс таит в себе много загадок. С одной стороны, это холодное и пустынное место. Но сама планета по многим параметрам напоминает Землю. Например, внутренняя структура представлена металлическим ядром, силикатной мантией и корой земного типа. Большая часть воды спрятана в полярных регионах.
День на Марсе превышает день на Земле на 40 минут. И это наиболее приближенный к нам вариант. Но важно разобраться с этим моментом. Существует звездный и солнечный дни, которые одинаково используют ученые.
Сидерический и солнечный день на Марсе
Сидерический день – время, за которое планета выполняет одно вращение вокруг оси. На Земле – 23 часа, 56 минут и 4.1 секунд. У Марса – 24 часа, 37 минут и 22 секунды. Солнечный – период, за который Солнце полностью проходит путь по небу и возвращается в изначальную точку. На Марсе – 24 часа, 39 минут и 35 секунд.
Но это не все сходства с нашей планетой.
Смена сезонов
Красная планета также обладает сезонной цикличностью. К этому приводит наклон оси в 25.19°. Эксцентричность орбитального пути колеблется от 206.7 млн км до 249.2 млн. км. Все это влияет на температурные показатели. Средняя опускается до -46°C, но может снизиться к -143°C и прогреться до 35°C.
В 2008 году обнаружили залежи водяного льда на полярных территориях. Это предсказывали, но никто не ожидал увидеть, как с облаков выпадает снег. Это намекает на влажность климата в прошлом.
В 2012 году MRO отследил снегопады из двуокиси углерода в южной полярной шапке. Кроме того, за годы изучения зондами и роверами удалось зафиксировать много интересного о марсианском прошлом. Образцы почвы показали, что 3.7 млрд. лет назад на поверхности планеты было больше воды, чем в Атлантическом океане сейчас. Также можно рассчитывать на плотный атмосферный слой, который снесло солнечными ветрами.
Погодный шаблон
Марс располагает системой погодных условий. Это отмечается в виде опасных пылевых бурь, которые периодически охватывают всю поверхность. Способны простираться на тысячи километров и окружают планету густым слоем. Когда они разрастаются, то могут перекрыть обзор поверхности.
Таким образом не повезло Маринеру-9 в 1971 году. Когда он послал свои первые фото Марса, то поверхность планеты полностью укрылась бурей. Она была настолько массивной, что отыскать можно было лишь наивысшую гору Олимп.
В 2001 году за пылевой бурей следил телескоп Хаббл на территории бассейна Эллады. Она стала крупнейшей за 25 лет. Причем за ней могли наблюдать даже астрономы-любители.
Еще одна общая черта – глобальное потепление. В марсианском воздухе присутствуют частички, которые впитывают солнечную энергию и отправляют ее в атмосферный слой, что приводит к повышению температурной отметки.
Бури появляются чаще всего, когда планета приближается к звезде. Почва высыхает и пыль легче поднять. Мы видим, что Марс – не самое гостеприимное место. Но человечество все же настроено на колонизацию.
Проблема синхронизация часов и календаря на Земле и на Марсе встала достаточно остро, когда началась эпоха исследования Марса автоматами, поскольку было необходимо четко знать поток солнечной энергии на протяжении, как суток, так и года на Марсе. В этой статье я предлагаю рассмотреть существующие способы отсчета времени на Марсе.
Поскольку наклон оси вращения Марса к плоскости орбиты мало отличается от земного (23°26’21» (Земля) и 25°11’24» (Марс)), то он претерпевает схожие сезонные периоды, но поскольку эксцентриситет орбиты Марса существенно больше, то длительности периодов достаточно сильно отличаются. Также, если марсианские сутки близки по длительности к земным, то продолжительность года различна, что еще больше усиливает рассинхронизацию между календарями.
Сутки на Земле и Марсе
Сутки бывают двух видов – звездные (сидерические) сутки длительностью 23 ч 56 мин 4,09 с или 86164,09 секунд и средние солнечные сутки длительностью 24 часа или 86400 секунд. Они не равны друг другу потому, что за сутки, из-за орбитального движения Земли солнце смещается на фоне звезд. Средние солнечные сутки привязаны к «фиктивному Солнцу», поскольку скорость движения Земли по орбите, а значит и длительность истинных солнечных суток изменяются в течение года.
Для Марса соответствующие периоды составляют 24 ч 37 мин 22.66 с (88642,66 с) и 24 ч 39 мин 35.24 с (88775,24 с) соответственно. Как показывает простой расчет, длина звездных суток на Марсе на 2,9% больше чем на Земле, а длина солнечных суток на 2,7%.
По международному соглашению, для аппаратов, работающих на поверхности Марса, приняты т.н. «марсианские солнечные сутки» (Сол) разбитые на 24 «марсианских часа». Соответственно, эталон «марсианской секунды» на 2,7% длиннее земного. Это приводит к тому, что график работы операторов каждый день смещается на 40 минут, и они носят на руках специально разработанные часы с «марсианским временем». Существовали также и другие проекты марсианских часов. По одному из них предлагалось ввести на Марсе метрическое время, установив 10 часов в сутках, 100 минут в часе и 100 секунд в минуте, по другому – вводился укороченный 25-й час, длительностью 39 мин 35.24 с, но данные варианты были отклонены. Счет солов для космических аппаратов начинался с Sol 0 для миссий Viking, Mars Phoenix и MSL Curiosity и с Sol 1 для Mars Pathfinder, MER-A Spirit и MER-B Opportunity.
Нулевой меридиан Марса проходит через небольшой кратер Airy-0 который имеет координаты 5°06′59.99″ ю. ш. и 0°00′00″ в. д. На Марсе применяется планетоцентрический стандарт долготы, при котором долгота меняется от 0° до 360° в.д. Старый планетографический стандарт (0° до 360° з.д.) используется на плоских картах.
Координированное марсианское время (Coordinated Mars Time, MTC) является аналогом всемирного времени (Universal Time, UT). Оно определяется как среднее солнечное время на нулевом меридиане. Обозначение MTC может ввести в заблуждение о схожести со стандартом UTC, однако MTC не использует координационные високосные секунды, и наиболее близким земным аналогом MTC является стандарт UT1. Из-за большего эксцентриситета орбиты и другого наклона оси, разница между истинным солнечным временем (ИСВ/LTST) и средним солнечным временем (ССВ/LMST) изменяется в течение года гораздо сильнее, нежели на Земле. Если на Земле уравнение времени (УВ = ИСВ - ССВ) колеблется от «минус 14 мин 22 с» до «плюс 16 мин 23 с», то на Марсе эта разница составляет от «минус 50 мин» до «плюс 40 мин», что уже немало. В отечественной литературе чаще используется обратная разница (УВ = ССВ - ИСВ). Однако, нельзя путать солнечное время с поясным временем, которое связанно с солнечным лишь формально. Часовых поясов, в привычном для нас виде, на Марсе нет, и из шести марсоходов пять пользуются местным солнечным временем (LMST), а шестой (Mars Pathfinder) использует истинное солнечное время (LTST).
Стандарт MTC впервые появился в программе Mars24Sunclock, созданной институтом Годдарда, придя на смену стандарту AMT (Airy Mean Time), бывшему прямым аналогом устаревшего стандарта GMT. Стандарт AMT ни в одной из миссий не используется по причине его недостаточной точности. Однако теперь, когда существуют четкие и точные карты Марса, стандарт AMT снова может стать актуальным.
Для простоты астрономических расчетов на Земле применяется так называемая Юлианская дата (JD), где за нулевую точку принято 1 января 4713 г до н. э юлианского календаря или, что то же самое, 24 ноября 4714 г. до н. э. григорианского календаря. Первый день имел номер 0. Даты сменяются в полдень. Аналогичная дата для Марса установлена в сол совпадающий с 29 декабря 1873 года (дата рождения астронома Карла Отто Лампланда, первым осуществившего астрофотосъемку приснопамятных каналов на Марсе). Другими вариантами отсчета были 1608 г (изобретение телескопа) и весеннее равноденствие 11 апреля 1955 года.
Год на Земле и Марсе
Как выше было сделано с понятием суток определимся с тем, что такое год.
Звездный (сидерический) год - период орбитального движения вокруг Солнца относительно «неподвижных звёзд»;
Тропический год – период полной смены времен года или период в течении которого долгота Солнца изменяется на 360° ровно.
Эти периоды различаются меду собой примерно на 20 минут (тропический меньше звездного), что обусловлено гироскопическими процессами, в частности прецессией и нутацией оси планет.
Длительность одного оборота Марса вокруг Солнца составляет около 686,98 солнечных земных суток, или 668,59 солов. Поскольку эксцентриситет орбиты Марса (0,0934) существенно больше земного (0,0167), если принять за сезон периоды между равноденствиями и солнцестояниями, то самым длинным сезоном для северного полушария будет весна (193 сола), а самым коротким осень (142 сола).
Также как и на Земле на Марсе лучшим вариантом для основы календаря будет тропический год, так как циклы прецессии на Земле и на Марсе достаточно велики, для того, чтобы ими можно было пренебречь на относительно коротких промежутках времени. Длина тропического года зависит от выбора начальной точки. Обычно в качестве такой точки выбирают равноденствия или солнцестояния. Но обычно, для григорианского календаря используется весеннее равноденствие. Так как орбита Марса боле вытянута, то различия в длительности тропического года немного больше чем на Земле. Если для Земли отличается третий знак после запятой (от 365,2416 сут до 365,2427 сут), то для Марса существенно отличается уже второй знак (от 668.5880 сол до 668.5958 сол).
Календарь
В обыденной жизни мы используем григорианский календарь, а не юлианские даты, по той простой причине, что циклический календарь гораздо более удобен и полезен в быту. И поэтому будущим марсианским колониям потребуется именно циклический календарь. Одной из основных проблем любого календаря является интеркаляция високосов. Она связана с тем, что в году не целое число суток и если не учитывать поправку на это, то очень быстро набегает ошибка между гражданским календарем и тропическим годом. Одним из вариантов такого календаря является дарийский календарь созданный аэрокосмическим инженером и политологом Томасом Гангале. Данный календарь состоит из 24 месяцев по 27-28 дней и основан на десятилетнем цикле с шестью високосными годами по 669 дней и четырьмя обычными по 668. Данный календарь дает ошибку в 1 сол за 100 лет и вполне подходит для текущих целей. Однако на текущий момент ни этот календарь, ни какой-либо другой не используется, счет идет только на солы.
Подобно всем планетам Солнечной системы, Марс вращается вокруг своей оси. Дни на красной планете сменяются ночами, и за единицу измерения марсианского времени логично приняты сутки. Давайте попробуем разобраться, какова продолжительность дня на Марсе?
Сутки на Земле и Марсе
Для живущих на Земле людей система летоисчисления кажется совершенно естественной. Поток времени разбит на определенные интервалы: минуты, дни, месяцы. Сделано это в соответствии с суточным и годовым природными циклами. Запуск межпланетных аппаратов сделал актуальным вопрос, сколько длятся сутки на Марсе.
Привычные 24-часовые сутки – это промежуток времени, за который Солнце возвращается в ту же точку небосвода, где его наблюдали вчера. Мы отслеживаем его перемещение с поверхности планеты, ожидая повторного появления в зафиксированном пункте.
Время, необходимое на один оборот вокруг оси относительно Солнца – это солнечные, или синодические, сутки.
Обычно считается, что длина суток составляет ровно двадцать четыре часа. В реальности их размеры непостоянны из-за эллиптической формы орбиты, поэтому в точных расчетах применяют истинные и средние солнечные сутки.
Рассмотрим две оси времени — солнечного и звездного
Звезды также могут служить ориентиром. Но наша планета, вращаясь, одновременно передвигается по орбите и за сутки немного смещается относительно картины звездного неба. Когда созвездия вернутся в первоначальное положение, полный оборот относительно Солнца еще не будет завершен. Планете нужно дополнительно повернуться вокруг оси. Так возникает разница между солнечными и звездными сутками.
Время, за которое Земля совершает оборот относительно звезд, называют звездными, или сидерическими сутками.
Звездные сутки короче солнечных. Чтобы вычислить их длительность, разделим длину экватора 40 075,017 км на экваториальную скорость вращения 1674,4 км/ч. Поскольку в часе содержится 60 минут, а не 100, пересчитываем десятичную дробную часть в минуты и секунды и получаем 23 ч 56 мин 4 сек, или 0,997 солнечных суток. Это промежуток от первичного до повторного прохождения звезды через определенный, обычно нулевой, меридиан.
Учёные предполагают, что в далёком прошлом на Марсе существовали океаны. Авторы и права: Kevin Gill.
Учитывая сходство нашей родной планеты и Марса, многие часто называют его “близнецом Земли”. Марс относится к планетам земного типа – это означает, что он состоит в основном из силикатных пород и минералов, которые формируют ядро, мантию и кору планеты. Кроме того, Марс находится в пределах обитаемой зоны Солнца, имеет полярные льды в настоящее время, и, вероятно, имел проточную воду на своей поверхности в далёком прошлом. Однако несмотря на это, Марс и Земля различны по ряду параметров.
В дополнение к контрасту температур, состоянию поверхности и воздействию вредного излучения, Марсу также необходимо значительно больше времени, чтобы совершить один оборот вокруг Солнца. На самом деле, год на Марсе почти в два раза дольше, чем год на Земле, его продолжительность составляет 686,971 дней, что равно примерно 1,88 земного года. И в течении этого времени, планета претерпевает некоторые весьма интересные изменения.
Любопытно то, что Марс в течение марсианского года претерпевает очень похожие на земные изменения (ещё одна общая деталь). В зависимости от расстояния до Солнца, и того каким полушарием он к нему повернут, там можно наблюдать изменения температуры и погоды. В общем на Марсе, как и на Земле, присутствуют сезонные изменения, что обусловлено наклоном его оси и эксцентреситетом орбиты.
Марс вращается вокруг нашего Солнца на среднем расстоянии 227 939 200 километров, что примерно в 1,5 раза превышает расстояние между Солнцем и Землей. Тем не менее, в ходе своего 686,971 дневного орбитального периода, это расстояние значительно изменяется. В течение марсианского года, орбита планеты варьируется в пределах от 206 700 000 километров (1,3814 а.е.) в перигелии до 249 200 000 километров (1,666 а.е.) в афелии.
В результате такого движения эксцентриситет планеты равен приблизительно 0,09, что больше, чем для любой другой планеты в Солнечной системе (за исключением Меркурия, эксцентриситет которого равен 0,20563). Тем не менее, многие из вас будут удивлены узнав, что около 1,35 миллиона лет назад, орбита Марса была близка к круговой, а его эксцентриситет составлял всего 0,002.
Древний океан на Марсе, известный как Аравия. Предположительно океан сформировался около 4 миллиардов лет назад. Авторы и права: Robert Citron images, UC Berkeley.
Более того, в течение последних 35 000 лет, орбита Марса становилась всё более эксцентричной из-за гравитационного воздействия других планет. Он достиг минимального эксцентриситета (0,079) примерно 19 000 лет назад, и достигнет своего пика (0,105) приблизительно через 24 000 лет.
Каждые 780 дней (779,94, если быть точным), Земля и Марс подходят на минимальное расстояние друг к другу. Это длится на протяжении примерно 8,5 дней, а расстояние между планетами не превышает 56 миллионов километров, что делает этот момент идеальным временем для отправки исследовательских миссий (продолжительность которых в данном случае составит всего 8 месяцев, а не несколько лет).
Сидерический день – количество времени, необходимое Марсу для того, чтобы завершить один оборот вокруг своей оси, составляет около 24 часов 37 минут и 22 секунд. В то же время, солнечный день (или сол) на Марсе – количество времени, необходимое для того чтобы Солнце вернулось в то же место в небе – длится 24 часа 39 минут и 35,244 секунд. Таким образом, марсианский год эквивалентен 668,5991 солам.
Ось Марса наклонена на 25,19 градусов по отношению к плоскости орбиты, что очень похоже на осевой наклон Земли (23,44 градуса). В результате на Марсе есть несколько сезонов, как и на Земле, однако они почти в два раза длиннее, поскольку его орбитальный период гораздо больше. Весна в северном полушарии (самый длинный сезон), длится приблизительно 7 земных месяцев. Лето занимает второе место по продолжительности, оно длится шесть месяцев, в то время как осень – 5,3 месяца, а зима чуть более 4 месяцев. В южном полушарии длина сезонов отличается незначительно.
Эти два изображения были сделаны камерой Mastcam, установленной на борту марсохода Curiosity. Фотография слева была получена 21 мая, а фотография справа – 17 июня. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech / MSSS.
Эксцентриситет орбиты Марса является важным фактором, когда речь идёт о сезонных циклах планеты. На протяжении лета в южном полушарии, планета находится вблизи перигелия, а на протяжении зимы – вблизи афелия. В результате, температуры в южном полушарии более экстремальны, чем в северном. Летом температура на юге может быть на 30 К (30°С, 54°F) выше, чем на севере.
На Марсе также наблюдаются самые большие пыльные бури в Солнечной системе, они могут быть как небольшими штормами, так и гигантскими ураганами (тысячи километров в диаметре), которые порой охватывают всю планету и погружают поверхность в тень. Как правило такие штормы появляются, когда Марс находится ближе всего к Солнцу, что объясняется, вероятно, увеличением глобальной температуры.
Таким образом Марс имеет много общего с Землей. В то же время, он имеет несколько ключевых отличий. Их знание будет иметь решающее значение, когда придёт время колонизировать Красную Планету.
Характеристики планеты:
- Расстояние от Солнца: 227.9 млн км
- Диаметр планеты: 6786 км *
- Сутки на планете: 24ч 37 мин 23с **
- Год на планете: 687 суток ***
- t° на поверхности: -50°C
- Атмосфера: 96% углекислый газ; 2,7% азот; 1,6% аргон; 0,13% кислород; возможно наличие водяного пара (0,03%)
- Спутники: Фобос и Деймос
* диаметр по экватору планеты
** период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
*** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)
Планета марс - четвертая планета солнечной системы, удаленная от солнца в среднем на 227,9 миллионов километров или в 1,5 раз дальше земли. Планета имеет более вытаянную орбиту, чем земля. Эксцентрик вращения Марса вокруг солнца более 40 млн. километров. 206,7 млн. километров в перигелии и 249,2 в афелии.
Презентация: планета Марс
В движение по орбите вокруг солнца марс сопровождают два небольших естественных спутника Фобос и демос. Их размеры 26 и 13 км соответственно.
Средний радиус планеты 3390 километров - примерно половина земного. Масса планеты почти в 10 раз меньше чем у земли. А площадь поверхности всего марса составляет всего 28 % от земной. Это чуть больше чем площадь всех земных материков без океанов. Из-за небольшой массы ускорение свободного падения 3,7 м/с² или 38 % от земной. То есть космонавт вес, которого на земле составляет 80 кг, на марсе будет весить чуть больше 30 кг.
Марсианский год почти вдвое длиннее земного и составляет 780 суток. А вот сутки на красной планете, по продолжительности, почти такие же, как на земле и составляют 24 часа 37 минут.
Средняя плотность марсу также ниже, чем у земли и составляет 3,93 кг/м³. внутреннее строение марса напоминает строение планет земной группы. Кора планеты в среднем составляет 50 километров, что гораздо больше чем на земле. Мантия толщиной 1800 километров состоит преимущественно из кремния, а жидкое ядро планеты диаметром 1400 километров на 85 процентов состоит из железа.
Какой либо геологической активности на марсе обнаружить не удалось. Однако в прошлом марс был очень активен. На марсе происходили геологические события, не виданного на земле масштаба. На красной планете находится самый большая в солнечной системе гора олимп высотой 26,2 километра. А также самый глубокий каньон (долины Маринер) глубиной до 11 километров.
Холодный мир
Температура на поверхности марса колеблется от - 155 °C градусов до +20 °C на экваторе в полдень. Из-за очень разряженной атмосферы и слабого магнитного поля солнечная радиация беспрепятственно облучает поверхность планеты. Поэтому существование даже простейших форм жизни на поверхности марса маловероятно. Плотность атмосферы у поверхности планеты 160 раз ниже, чем у поверхности Земли. Состоит атмосфера на 95 % из углекислого газа 2,7% азот и 1,6 % аргон. Доля остальных газов, включая кислород не значительна.
Единственное явление, которое наблюдается на Марсе это пылевые бури, принимающие иногда глобальный марсианский размах. До недавнего времени природа возникновения этих явлений была непонятна. Однако последним марсоходам отправленным на планету удалось зафиксировать так пылевые вихри, которые возникают на марсе постоянно и могут достигать самых различных размеров. По всей видимости, когда таких вихрей становится слишком много, они перерастают в пылевую бурю
(Поверхность Марса перед началом пылевой бури, пыль только собирается в туман вдалеке, в представлении художника Kees Veenenbos)
Пыль покрывает практически всю поверхность марса. Красный цвет планете придает оксид железа. Кроме этого, на марсе может быть достаточно большое количество воды. На поверхности планеты обнаружены высохшие русла рек и ледники.
Спутники планеты Марс
Марс имеет 2 естественных спутника вращающихся вокруг планеты. Это Фобос и Деймос. Интересно, что на греческом языке их названия переводятся, как "страх" и "ужас". И это не удивительно, ведь внешне оба спутника, действительно, внушают страх и ужас. Их формы настолько неправильны, что скорее похожи на астероиды, при этом диаметры совсем небольшие - Фобос 27 км, Деймос 15 км. Состоят спутники из каменистых пород, поверхность в множестве небольших кратеров, только у Фобоса есть огромный кратер диаметром в 10 км, почти в 1/3 от размера самого спутника. Видимо в далеком прошлом некий астероид едва не уничтожил его. Спутники красной планеты настолько напоминают по форме и строению астероиды, что по одной из версий Марс сам когда-то захватил, подчинив себе и превратив в вечных своих слуг.
