Астрономия на Марсе
Многие астрономические явления, наблюдаемые с планеты Марс, такие же или похожи на наблюдаемые с Земли ; но некоторые (например, представление о Земле как о вечерней/утренней звезде) совершенно иные. Например, поскольку атмосфера Марса не содержит озонового слоя также можно проводить УФ-наблюдения , с поверхности Марса .
Времена года
[ редактировать ]Марс имеет осевой наклон 25,19°, что очень близко к значению 23,44° для Земли , и поэтому на Марсе есть сезоны весна, лето, осень и зима, как и на Земле. Как и на Земле, в южном и северном полушариях лето и зима происходят в разное время.
Однако орбита Марса имеет значительно больший эксцентриситет , чем орбита Земли. Поэтому времена года имеют неравную продолжительность, гораздо большую, чем на Земле:
| Сезон (с учетом начала быть соответствующим солнцестоянием или равноденствием) | один (на Марсе) | Дни (на Земле) |
|---|---|---|
| (в % от года) | ||
| Северная весна, южная осень: | 193.30 (29%) | 92.764 (25.4%) |
| Северное лето, южная зима: | 178.64 (27%) | 93.647 (25.6%) |
| Северная осень, южная весна: | 142.70 (21%) | 89.836 (24.6%) |
| Северная зима, южное лето: | 153.95 (23%) | 88.997 (24.4%) |
На практике это означает, что лето и зима имеют разную продолжительность и интенсивность в северном и южном полушариях . Зимы на севере теплые и короткие (поскольку Марс быстро движется вблизи своего перигелия ), а зимы на юге длинные и холодные (Марс медленно движется вблизи афелия ). Точно так же лето на севере длинное и прохладное, а лето на юге короткое и жаркое. Поэтому экстремальные температуры в южном полушарии значительно шире, чем в северном.
Сезонное отставание на Марсе составляет не более пары дней, [1] из-за отсутствия крупных водоемов и подобных факторов, которые могли бы обеспечить буферный эффект. Таким образом, для температуры на Марсе «весна» примерно является зеркальным отражением «лета», а «осень» — примерно зеркальным отражением «зимы» (если солнцестояния и равноденствия определяются как начало соответствующих сезонов). и если бы у Марса была круговая орбита, максимальная и минимальная температуры наблюдались бы через пару дней после летнего и зимнего солнцестояния , а не примерно через месяц, как на Земле. Единственная разница между весенними и летними температурами связана с относительно высоким эксцентриситетом орбиты Марса: северной весной Марс находится дальше от Солнца, чем северным летом, и поэтому по совпадению весна немного прохладнее лета, а осень немного теплее. чем зима. Однако в южном полушарии все наоборот.
Колебания температуры между весной и летом гораздо меньше, чем очень резкие колебания, происходящие в течение одного марсианского соля (солнечного дня). Ежедневно температура достигает максимума в полдень по местному солнечному времени и достигает минимума в полночь по местному времени. Это похоже на эффект в пустынях Земли, только гораздо более выраженный.
Наклон оси и эксцентриситет Земли (и Марса) ни в коем случае не являются фиксированными, а, скорее, изменяются из-за гравитационных возмущений со стороны других планет Солнечной системы во временном масштабе десятков тысяч или сотен тысяч лет. Так, например, эксцентриситет Земли, составляющий в настоящее время около 1%, регулярно колеблется и может увеличиваться до 6%.
Земли Помимо эксцентриситета, наклон оси также может варьироваться от 21,5° до 24,5°, а продолжительность этого «цикла наклона» составляет 41 000 лет. Считается, что эти и другие подобные циклические изменения ответственны за ледниковые периоды (см. циклы Миланковича ). Напротив, цикл наклона Марса гораздо более экстремальный: от 15° до 35° в течение 124 000-летнего цикла. Некоторые недавние исследования даже предполагают, что за десятки миллионов лет колебание может составлять от 0° до 60°. [2] Большая Луна Земли, очевидно, играет важную роль в поддержании наклона оси Земли в разумных пределах; Марс не имеет такого стабилизирующего влияния, и наклон его оси может меняться более хаотично.
Цвет неба
[ редактировать ]Нормальный оттенок неба в дневное время может варьироваться от розовато-красного до желто-коричневого «ирискового» цвета; однако вблизи заходящего или восходящего солнца он синий. Это полная противоположность ситуации на Земле. [3] На Марсе эффект рэлеевского рассеяния обычно очень мал. Считается, что цвет неба обусловлен наличием 1% по объему магнетита в частицах пыли . Сумерки длятся долгое время после захода Солнца и до его восхода из-за большого количества пыли в атмосфере Марса. Временами марсианское небо приобретает фиолетовый цвет из-за рассеяния света очень маленькими частицами водяного льда в облаках. [4]
Создать точные полноцветные изображения поверхности Марса на удивление сложно. [5] Цвет неба, воспроизведенный на опубликованных изображениях, сильно различается; Однако многие из этих изображений используют фильтры для максимизации научной ценности и не пытаются передать истинный цвет. [ нужна ссылка ] Тем не менее, в течение многих лет небо на Марсе считалось более розоватым, чем сейчас. [ нужна ссылка ]
Астрономические явления
[ редактировать ]Земля и Луна
[ редактировать ]
Если смотреть с Марса, Земля — это внутренняя планета, подобная Венере («утренняя звезда» или «вечерняя звезда»). Земля и Луна невооруженным глазом кажутся звездами, но наблюдатели в телескопы увидят их как полумесяцы с видимыми некоторыми деталями.
Наблюдатель на Марсе сможет увидеть Луну, вращающуюся вокруг Земли, и это будет легко видно невооруженным глазом . Напротив, наблюдатели на Земле не могут видеть спутники других планет невооруженным глазом, и только вскоре после изобретения телескопа были открыты первые такие спутники ( ) Юпитера галилеевы спутники .
При максимальном угловом разделении Землю и Луну можно было бы легко отличить как двойную планету, но примерно через неделю они сольются в одну светящуюся точку (невооруженным глазом), а затем примерно через неделю Луна достичь максимального углового разделения на противоположной стороне. Максимальное угловое расстояние между Землей и Луной значительно варьируется в зависимости от относительного расстояния между Землей и Марсом: оно составляет около 25 футов, когда Земля находится ближе всего к Марсу (около нижнего соединения ), но только около 3,5 футов, когда Земля находится дальше всего от Марса. (около верхнего соединения ). Для сравнения: видимый диаметр Луны с Земли составляет 31′.
Минимальное угловое расстояние будет меньше 1 ′, и иногда можно будет увидеть, как Луна проходит перед Землей или проходит позади нее (закрывается ею). Первый случай будет соответствовать покрытию Луны Марса Луной, как видно с Земли, и поскольку альбедо значительно меньше, чем у Земли, произойдет падение общей яркости, хотя оно будет слишком небольшим, чтобы его можно было заметить случайным обнаженным человеком. глаз наблюдателей, потому что размер Луны намного меньше, чем у Земли, и она покрывает лишь небольшую часть земного диска.
Mars Global Surveyor сделал снимки Земли и Луны 8 мая 2003 г. в 13:00 по всемирному координированному времени, очень близко к максимальному угловому удлинению от Солнца и на расстоянии 0,930 а.е. от Марса. Видимые звездные величины были даны как -2,5 и +0,9. [8] В разное время реальные величины будут значительно различаться в зависимости от расстояния и фаз Земли и Луны.
Изо дня в день вид Луны значительно менялся для наблюдателя на Марсе, чем для наблюдателя на Земле. Фаза Луны , видимая с Марса, не будет сильно меняться изо дня в день; она будет соответствовать фазе Земли и будет меняться лишь постепенно по мере движения Земли и Луны по своим орбитам вокруг Солнца. С другой стороны, наблюдатель на Марсе увидел бы вращение Луны с тем же периодом, что и ее орбитальный период, и увидел бы детали на дальней стороне, которые никогда нельзя увидеть с Земли.
Поскольку Земля является низшей планетой , наблюдатели на Марсе могут время от времени наблюдать транзиты Земли через Солнце . Следующий состоится в 2084 году. Они также смогут увидеть транзиты Меркурия и транзиты Венеры.
Фобос и Деймос
[ редактировать ]
Луна Фобос выглядит примерно в треть углового диаметра полной Луны с Земли; с другой стороны, Деймос выглядит более или менее похожим на звезду с едва различимым диском, если вообще различимым. Фобос вращается по орбите так быстро (с периодом чуть менее трети сола), что он восходит на западе и заходит на востоке, причем делает это дважды за день; Деймос, с другой стороны, восходит на востоке и заходит на западе, но вращается всего на несколько часов медленнее марсианского соля, поэтому он проводит над горизонтом около двух с половиной солов за раз.
Максимальная яркость Фобоса в «полнолуние» составляет около −9 или −10 звездной величины, а Деймоса — около −5. [9] Для сравнения, полная Луна , видимая с Земли, значительно ярче со звездной величиной -12,7. Фобос все еще достаточно ярок, чтобы отбрасывать тени; Деймос лишь немного ярче Венеры с Земли. Как и земная Луна, Фобос и Деймос значительно слабее в неполных фазах. В отличие от земной Луны, фазы и угловой диаметр Фобоса заметно меняются от часа к часу; Деймос слишком мал, чтобы его фазы можно было увидеть невооруженным глазом.
И Фобос, и Деймос имеют экваториальные орбиты с низким наклонением и вращаются довольно близко к Марсу. В результате Фобос не виден с широт к северу от 70,4 ° с.ш. или к югу от 70,4 ° ю.ш.; Деймос не виден с широт к северу от 82,7° с.ш. или к югу от 82,7° ю.ш. Наблюдатели на высоких широтах (менее 70,4°) увидели бы заметно меньший угловой диаметр Фобоса, поскольку они находятся дальше от него. Точно так же экваториальные наблюдатели Фобоса увидели бы заметно меньший угловой диаметр Фобоса, когда он поднимается и заходит, по сравнению с тем, когда он находится над головой.
Наблюдатели на Марсе могут наблюдать прохождения Фобоса и прохождения Деймоса через Солнце . Транзиты Фобоса можно было бы также назвать частичным затмением Солнца Фобосом, поскольку угловой диаметр Фобоса составляет до половины углового диаметра Солнца. Однако в случае Деймоса термин «транзит» уместен, поскольку он выглядит как маленькая точка на диске Солнца.
Поскольку Фобос вращается по экваториальной орбите с низким наклонением, существует сезонное изменение широты положения тени Фобоса, проецируемой на поверхность Марса, циклически от крайнего севера к крайнему югу и обратно. В любом фиксированном географическом месте на Марсе в марсианском году есть два интервала, когда тень проходит через его широту, и в течение каждого такого интервала в течение пары недель в этом географическом месте можно наблюдать около полдюжины проходов Фобоса. Ситуация аналогична и для Деймоса, за исключением того, что за такой интервал происходит только ноль или один транзит.
Легко видеть, что тень всегда падает на «зимнее полушарие», за исключением тех случаев, когда она пересекает экватор во время весеннего и осеннего равноденствия . Таким образом, транзиты Фобоса и Деймоса происходят марсианской осенью и зимой в северном и южном полушариях. Ближе к экватору они, как правило, случаются в дни осеннего и весеннего равноденствия; дальше от экватора они, как правило, происходят ближе к зимнему солнцестоянию . В любом случае два интервала, когда могут иметь место транзиты, происходят более или менее симметрично до и после зимнего солнцестояния (однако большой эксцентриситет орбиты Марса препятствует истинной симметрии).
Наблюдатели на Марсе также могут наблюдать лунные затмения Фобоса и Деймоса. Фобос проводит в тени Марса около часа; для Деймоса это около двух часов. Удивительно, но, несмотря на то, что его орбита находится почти в плоскости марсианского экватора и несмотря на очень близкое расстояние от Марса, бывают случаи, когда Фобос избегает затмения.
Фобос и Деймос вращаются синхронно , а это означает, что у них есть «обратная сторона», которую наблюдатели на поверхности Марса не могут видеть. Явление либрации происходит для Фобоса, как и для земной Луны , несмотря на малый наклон и эксцентриситет орбиты Фобоса. [10] [11] Из-за эффекта либраций и параллакса из-за близкого расстояния Фобоса, при наблюдениях на высоких и низких широтах и наблюдениях за восходом и заходом Фобоса, общий общий охват поверхности Фобоса, видимый в тот или иной момент с одного местонахождение того или иного места на поверхности Марса значительно превышает 50%.
Большой кратер Стикни виден вдоль одного края лица Фобоса. Его было бы легко увидеть невооруженным глазом с поверхности Марса. [ нужна ссылка ]
Кометы и метеоры
[ редактировать ]
Поскольку атмосфера Марса относительно прозрачна в оптических длинах волн (так же, как и Земля, хотя и намного тоньше), метеоры иногда можно будет увидеть . Метеоритные дожди на Земле возникают, когда Земля пересекает орбиту кометы , а на Марсе тоже есть метеоритные дожди, хотя они и отличаются от земных.
Сейчас считается, что первый метеор, сфотографированный на Марсе (7 марта 2004 г. марсоходом Spirit ), был частью метеорного потока, родительским телом которого была комета 114P/Wiseman-Skiff . Поскольку радиант находился в созвездии Цефея , этот метеорный поток можно было бы назвать марсианскими цефеидами. [12]
Как и на Земле, когда метеор достаточно велик, чтобы фактически удариться о поверхность (не сгорая полностью в атмосфере), он становится метеоритом . Первым известным метеоритом, обнаруженным на Марсе (и третьим известным метеоритом, найденным где-то за пределами Земли), была Скала Теплового Щита . Первый и второй были обнаружены на Луне миссиями «Аполлон» . [13] [14]
19 октября 2014 года комета Сайдинг-Спринг прошла очень близко к Марсу , настолько близко, что кома . планету могла окутать [15] [16] [17] [18] [19] [20]
Полярные сияния
[ редактировать ]Полярные сияния происходят на Марсе, но не на полюсах, как на Земле, поскольку у Марса нет общепланетного магнитного поля. Марса Скорее, они происходят вблизи магнитных аномалий в коре , которые являются остатками тех дней, когда Марс действительно имел магнитное поле. Марсианские полярные сияния представляют собой особый вид, не встречающийся больше нигде в Солнечной системе . [21] Вероятно, они также были бы невидимы для человеческого глаза, поскольку представляют собой преимущественно ультрафиолетовые явления. [22]
Небесные полюса и эклиптика
[ редактировать ]
Ориентация оси Марса такова, что его северный полюс мира находится в созвездии Лебедя в RA . 21 час 10 м 42 с Децл. +52° 53.0′ (точнее, 317.67669 +52.88378), вблизи звезды 6-й величины BD +52 2880 (также известной как HR 8106, HD 201834 или SAO 33185), которая, в свою очередь, находится в RA 21. час 10 м 15.6 с Децл. +53° 33′ 48″.
Две верхние звезды Северного Креста , Садр и Денеб , указывают на северный небесный полюс Марса. [23] Полюс находится примерно на полпути между Денебом и Альфой Цефеи , менее чем в 10° от первого, что немного больше, чем видимое расстояние между Садром и Денебом. Из-за своей близости к полюсу Денеб никогда не заходит практически во все северное полушарие Марса. За исключением районов, близких к экватору, Денеб постоянно вращается вокруг Северного полюса. Ориентация Денеба и Садра могла бы стать полезной стрелкой часов для определения звездного времени .
Северный небесный полюс Марса также находится всего в нескольких градусах от галактической плоскости . Таким образом, Млечный Путь , особенно богатый областью Лебедя, всегда виден из северного полушария.
Южный полюс мира соответственно находится в 9°. час 10 м 42 с и −52° 53,0′, что находится в паре градусов от звезды Каппа Велорум с величиной 2,5 (которая находится в 9 час 22 м 06.85 с −55° 00,6′), которую поэтому можно считать южной полярной звездой. Звезда Канопус , вторая по яркости на небе, является околополярной звездой для большинства южных широт.
Зодиакальные эклиптики созвездия марсианской входя почти такие же, как и земные — ведь две плоскости эклиптики имеют взаимный наклон всего лишь 1,85° — но на Марсе Солнце проводит 6 дней в созвездии Кита , уходя и вновь Рыбы при этом составляют 14 зодиакальных созвездий. Равноденствия Деве и солнцестояния также различны: для северного полушария весеннее равноденствие приходится на Змееносца (по сравнению с Рыбами на Земле), летнее солнцестояние — на границе Водолея и Рыб, осеннее равноденствие — в Тельце , а зимнее солнцестояние — в . .
Как и на Земле, прецессия заставит солнцестояния и равноденствия проходить через зодиакальные созвездия на протяжении тысяч и десятков тысяч лет.
Долгосрочные вариации
[ редактировать ]
Как и на Земле, эффект прецессии заставляет северный и южный полюса мира двигаться по очень большому кругу, но на Марсе цикл составляет 95 500 марсианских лет (179 600 земных лет). [24] а не 26 000 лет, как на Земле.
Как и на Земле, существует вторая форма прецессии: точка перигелия на орбите Марса меняется медленно, в результате чего аномалистический год отличается от сидерического года . Однако на Марсе этот цикл составляет 43 000 марсианских лет (81 000 земных лет), а не 112 000 лет, как на Земле.
И на Земле, и на Марсе эти две прецессии идут в противоположных направлениях и, следовательно, складываются, образуя цикл прецессии между тропическим и аномалистическим годами, составляющий 21 000 лет на Земле и 29 700 марсианских лет (55 900 земных лет) на Марсе.
Как и на Земле, период вращения Марса (продолжительность его суток) замедляется. Однако этот эффект на три порядка меньше, чем на Земле, поскольку гравитационное воздействие Фобоса незначительно и обусловлено в основном Солнцем. [25] На Земле гравитационное влияние Луны оказывает гораздо больший эффект. В конце концов, в далеком будущем продолжительность суток на Земле сравняется, а затем и превысит продолжительность суток на Марсе.
Как и на Земле, Марс испытывает циклы Миланковича , из-за которых его осевой наклон орбиты (наклон) и эксцентриситет меняются в течение длительных периодов времени, что оказывает долгосрочное влияние на его климат. Изменение осевого наклона Марса намного больше, чем у Земли, поскольку ему не хватает стабилизирующего влияния такой большой луны, как Луна Земли. Марс имеет цикл наклона продолжительностью 124 000 лет по сравнению с 41 000 лет для Земли.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ «радиационная постоянная времени» . pds-atmосферs.nmsu.edu .
- ^ «Наклон Марса» . www.spacedaily.com .
- ^ «Почему марсианское небо не голубое, как земное?» . Архивировано из оригинала 10 августа 2004 г. Проверено 23 апреля 2005 г.
- ^ «Фиолетовое марсианское небо» . Лаборатория реактивного движения НАСА (JPL) .
- ^ «Плохая астрономия Фила Плэйта: заблуждения: какого цвета Марс?» . www.badastronomy.com .
- ^ Сен-Флер, Николас (9 января 2017 г.). «Глядя на свою родную планету с Марса» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 9 января 2017 г.
- ^ Ревкин, Эндрю К. (6 февраля 2014 г.). «Марсианский вид на нашу бледную точку» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 9 февраля 2014 г.
- ^ «Выпуск Mars Global Surveyor MOC2-368» . Архивировано из оригинала 16 сентября 2011 г. Проверено 23 апреля 2005 г.
- ^ «Астрономические явления с Марса» . Архивировано из оригинала 2 июня 2008 г. Проверено 23 апреля 2005 г.
- ^ Бордери, Н.; Йодер, CF (1990). «1990A&A...233..235B Страница 235» . Астрономия и астрофизика . 233 (1): 235. Бибкод : 1990A&A...233..235B .
- ^ Песек, Иван (1991). «1991BAICz..42..271P Страница 271» . Вестник астрономических институтов Чехословакии . 42 : 271. Бибкод : 1991BAICz..42..271P .
- ^ «Внеземные метеоры: марсианский метеор и его родительская комета» .
- ^ Джой, КХ ; Мессенджер, С; Золенский, М.Э.; Фрэнк, доктор медицинских наук; Кринг, Д.А. (2013). Метеорит из кратера Бенч: гидратированный астероидный материал, доставленный на Луну (PDF) . 76-е ежегодное собрание метеорологического общества.
- ^ «База данных метеорологического бюллетеня: Хэдли Рилл » .
- ^ Вебстер, Гай; Браун, Дуэйн; Джонс, Нэнси; Штайгервальд, Билл (19 октября 2014 г.). «Все три марсианских орбитальных аппарата НАСА здоровы после пролета кометы» . НАСА . Проверено 20 октября 2014 г.
- ^ Агентство Франс-Пресс (19 октября 2014 г.). «Соприкосновение кометы с Марсом» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 20 октября 2014 г.
- ^ Дени, Мишель (20 октября 2014 г.). «Космический корабль в отличной форме – наша миссия продолжается» . Европейское космическое агентство . Проверено 21 октября 2014 г.
- ^ Персонал (21 октября 2014 г.). «Я цел и невредим», — пишет МАМА в Твиттере после наблюдения кометы» . Индус . Проверено 21 октября 2014 г.
- ^ Мурхед, Алтея; Вигерт, Пол А.; Кук, Уильям Дж. (1 декабря 2013 г.). «Флюенс метеороида на Марсе из-за кометы C / 2013 A1 (Сайдинг-Спринг)». Икар . 231 : 13–21. Бибкод : 2014Icar..231...13M . дои : 10.1016/j.icarus.2013.11.028 . hdl : 2060/20140010989 .
- ^ Гроссман, Лиза (6 декабря 2013 г.). «Самый яростный метеорный дождь в истории поразил Марс через комету» . Новый учёный . Проверено 7 декабря 2013 г.
- ^ Грэм, Сара (9 июня 2005 г.). «Марсианское Аврора — единственное в своем роде» . Научный американец . Архивировано из оригинала 16 октября 2007 г. Проверено 24 октября 2006 г.
- ^ «На Марсе обнаружены сотни полярных сияний» . физ.орг .
- ^ «Архивная копия» . Архивировано из оригинала 28 октября 2011 г. Проверено 20 декабря 2007 г.
{{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка ) - ^ Алексей Сергеевич Коноплив; Чарльз Ф. Йодер; Э. Майлз Стэндиш; Да-Нин Юань; Уильям Л. Шегрен (2006). «Глобальное решение для статической и сезонной гравитации Марса, ориентации Марса, масс Фобоса и Деймоса и эфемерид Марса». Икар . 182 (1): 23–50. Бибкод : 2006Icar..182...23K . дои : 10.1016/j.icarus.2005.12.025 .
- ^ Бурса, Милан (1988). «1988BAICz..39..168B Страница 168» . Вестник астрономических институтов Чехословакии . 39 : 168. Бибкод : 1988BAICz..39..168B .
