Объем марса и земли. Исследуем Марс — четвертую планету Солнечной системы. Географические размеры Марса

В пределах нашей родной Солнечной системы находятся самые разнообразные космические тела. Мы их именуем планетами, но свойства у каждой из них свои, уникальные. Так, первые четыре, расположенные наиболее близко к звезде, входят в категорию "земных планет". Они имеют ядро, мантию, твердую поверхность и атмосферу. Следующие четыре - газовые гиганты, имеющие лишь ядро, облаченное самыми разнообразными газами. Но на повестке дня у нас Марс и Земля. Сравнение этих двух планет будет увлекательным и захватывающим, особенно учитывая тот факт, что обе они являются представительницами "земной категории".

Вступление

Астрономы прошлого, после того как открыли Марс, полагали, что эта планета является ближайшим родственником Земли. Первые сравнения Марса и Земли связаны с увиденной в телескоп системой каналов, которой была опоясана красная планета. Многие были уверены в том, что там имеется вода и, как следствие, органическая жизнь. Вполне вероятно, что миллионы лет назад этот объект в пределах Солнечной системы располагал условиями, схожими на сегодняшние земные. Однако ныне более чем точно удалось установить: Марс - красная пустыня. Тем не менее сравнения Земли и Марса - любимая тема астрономов и по сей день. Изучая особенности строения и вращения нашего ближайшего соседа, они полагают, что вскоре эту планету удастся колонизировать. Но имеются нюансы, которые пока что мешают человечеству сделать этот шаг. О том, какие они и что собой представляют, мы узнаем, проводя аналогию по всем пунктам между нашей родной Землей и загадочным соседним Марсом.

Масса, размер

Эти показатели самые важные, поэтому начнем мы со Марса и Земли. Даже в детских книгах по астрономии мы все замечали, что красная планета немного меньше нашей, приблизительно в полтора раза. Давайте рассмотрим эту разницу на конкретных цифрах.

• Средний радиус Земли - 6371 км, а у Марса данный показатель равен 3396 км.
• Объем нашей родной планеты равен 1.08321 x 10 12 км 3 при это марсианский приравнивается к 1.6318 × 10¹¹ км³, то есть это 0,151 от земного объема.

Масса Марса по сравнению с Землей также меньшая, причем данный показатель отличается кардинально, в отличие от предыдущего. Земля весит 5.97 × 10 24 кг, а красная планета довольствуется лишь 15-ю процентами от данного показателя, а именно - 6.4185 х 10 23 кг.

Орбитальные особенности

Из тех же детских астрономических учебников мы знаем, что Марс, в силу того что более удален от Солнца, нежели Земля, вынужден ходить по большей орбите. Она больше земной примерно в два раза, собственно, и год на красной планете длиннее вдвое. Из этого можно сделать вывод, что данное космическое тело вращается со скоростью, сравнимой с Землей. Но важно знать эти данные в точных цифрах. Удаленность Земли от Солнца составляет 149 598 261 км, но при этом Марс находится от нашей звезды на расстоянии 249 200 000 000 км, что больше почти в два раза. Орбитальный год в царстве пыльной и красной пустыни составляет 687 дней (мы помним, что на земле год длится 365 дней).

Важно отметить, что сидерический оборот двух планет практически одинаковый. Сутки на Земле составляют 23 часа и 56 минут, а на Марсе - 24 часа и 40 минут. Нельзя оставить без внимания осевой наклон. Для Земли характерным показателем является 23 градуса, а для Марса - 25,19 градуса. Вполне вероятно, что на планете может быть сезонность.

Состав и структура

Сравнение Марса и Земли будет неполным, если оставить без внимания структуру и плотность этих двух планет. Структура у них идентичная, так как обе принадлежат к земной группе. В самом центре находится ядро. В Земле оно состоит из никеля и металла, а радиус его сферы составляет 3500 км. Марсианское ядро имеет такой же состав, но сферический радиус его равен 1800 км. Затем у обеих планет располагается силикатная мантия, а следом за ней - плотная кора. Но земная кора отличается от марсианской наличием уникального элемента - гранита, который более нигде в космосе не присутствует. При этом важно отметить, что глубина в среднем 40 км, в то время как марсианская кора в глубину достигает до 125 км. Средняя же - 5,514 грамма на метр кубический, а Марса - 3,93 грамма на метр кубический.

Температура и атмосфера

В этом пункте мы сталкиваемся с принципиальными отличиями между двумя соседствующими планетами. А все дело в том, что в Солнечной системе только одна Земля оснащена очень плотной воздушной оболочкой, которая поддерживает на планете уникальный микроклимат. Итак, сравнение атмосферы Земли и Марса стоит начать с того, что на первой воздушный слой имеет сложную, пятиступенчатую структуру. Все мы учили в школе такие термины, как стратосфера, экзосфера и т. д. Земная атмосфера состоит на 78 процентов из азота и на 21 процент из кислорода. На Марсе же слой один, весьма тонкий, который состоит из 96 процентов углекислого газа, 1,93 % аргона и 1,89 % азота.

Это стало также причиной разницы в температуре. На Земле средний показатель равен +14 градусам. Максимально поднимается он до +70 градусов, а опускается до -89,2. На Марсе же куда прохладнее. Средняя температура равна -46 градусам, при этом минимальная - 146 ниже нуля, а максимальная - 35 с отметкой +.

Гравитация

В этом слове вся суть нашего бытия на голубой планете. Именно она является единственной в Солнечной системе, которая может обеспечить силу тяжести, приемлемую для жизни людей, животных и растений. Ошибочно мы полагали, что на других планетах гравитация отсутствует, но стоит сказать, что там она есть, просто не такая сильная, как у нас. Притяжение на Марсе в сравнении с Землей практически в три раза меньше. Если у нас такой показатель, как G - то есть ускорение свободного падения равен 9,8 м/с в квадрате, то на красной пустынной планете он приравнивается к 3,711 м/с в квадрате. Да, ходить по Марсу можно, но без специального костюма с грузами, увы, не получится.

Спутники

Единственным спутником Земли является Луна. Она не просто сопровождает нашу планету на ее загадочном космическом пути, но и отвечает за многие природные процессы в жизни, например, приливы. Луна также является наиболее изученным космическим телом на данный момент, так как находится к нам ближе всего. Эскорт Марса - Спутники были открыты в 1877 году и названы в честь сыновей бога войны Ареса (в переводе звучат как «страх» и «ужас»). Наиболее вероятно, что они были притянуты гравитацией красной планеты из астероидного кольца, так как их состав идентичен всем остальным камням, вращающимся между Марсом и Юпитером.

Рассказ о Марсе для детей содержит информацию о том какая температура на Марсе, о его спутниках и особенностях. Сообщение о Марсе Вы можете дополнить интересными фактами.

Краткое сообщение о Марсе

Марс – чет­вер­тая пла­не­та от Солнца. На­зван в честь бога войны за кро­ва­во-крас­ный цвет.

По­верх­ность пла­не­ты со­дер­жит боль­шое ко­ли­че­ство же­ле­за, ко­то­рое, окис­ля­ясь, дает крас­ный цвет. По при­чине того что Марс на­хо­дит­ся неда­ле­ко от Земли, уче­ные пред­по­ло­жи­ли, что на этой пла­не­те тоже может быть жизнь. Ведь на Марсе также, как и на Земле, есть смена вре­мен года.

Мар­си­ан­ский год в 2 раза боль­ше зем­но­го – 687 суток, а сутки лишь немно­го доль­ше зем­ных – 24 часа 37 минут. После ис­сле­до­ва­ний с по­мо­щью меж­пла­нет­ной стан­ции пред­по­ло­же­ния о жизни на Марсе были опро­верг­ну­ты.

По раз­ме­ру Марс мень­ше Земли почти в 2 раза. Кли­мат Марса – это кли­мат хо­лод­ной обез­во­жен­ной вы­со­ко­гор­ной пу­сты­ни с го­ра­ми, кра­те­ра­ми и вул­ка­на­ми. У Марса есть два спут­ни­ка – Фобос и Дей­мос, что в пе­ре­во­де с ла­ты­ни озна­ча­ет «Страх» и «Ужас». Дей­мос – самый ма­лень­кий спут­ник пла­не­ты в Сол­неч­ной си­сте­ме.

Сообщение о планете Марс

Пятую планету от Солнца называют «красной планетой». Планету назвали в честь древнеримского бога войны - его красноватая поверхность ассоциировалась у людей с кровопролитными боями. Такой цвет создаётся из-за отражения солнечного света от поверхности планеты, которая покрыта металлической пылью кремния, железа и магния. Железо на Марсе окисляется (ржавеет) и приобретает красноватый оттенок.

Марс почти вдвое меньше Земли по размерам – его экваториальный радиус равен 3 396,9 километров (53,2 % земного). Площадь поверхности Марса примерно равна площади суши на Земле.

На Марсе, как и на Земле, происходит смена времён года. Температуры на Марсе наиболее благоприятные из всех планет Солнечной системы, исключая Землю. Днём они достигают в среднем 30ºС, а ночью опускаются до – 80ºС. На полюсах Марса температура более низкая, поэтому они, как и полюса Земли, покрыты льдом и снегом. Таким образом, на Марсе есть два благоприятных условия для возникновения жизни: благоприятная температура и вода, но нет главного – воздуха. Атмосфера Марса состоит в основном из углекислого газа (95 %), а необходимого для жизни кислорода там содержится всего лишь около 0,1%.

Вода на Марсе сосредоточена в основном на полюсах в виде снега и льда. Если растопить все эти льды поверхность Марса покроет мировой океан, подобный земному, глубина которого составит несколько сотен метров. Некоторые учёные даже выдвигают версии о том, что на Марсе можно искусственным путём создать благоприятные условия для жизни людей. Для этого нужно увеличить температуру на поверхности «красной планеты» и высадить там растения, которые будут преобразовывать углекислый газ в кислород. Однако все эти идеи пока далеки от реальности. Марс имеет два естественных спутника: Деймос и Фобос.

Славится Марс наличием многочисленных гор - самых высоких во всей Солнечной системе. Марсианская гора Олимп имеет высоту 21 км!

Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 миллионов километров, период обращения вокруг Солнца составляет 687 земных суток. Сутки на Марсе чуть больше земных.

Надеемся, изложенная информация о Марсе помогла Вам. А свой доклад о Марсе Вы можете оставлять через форму комментариев.

Вес Марса – около 6,4169 х 10 23 кг, что примерно в 10 раз меньше земной массы.

Планета Марс носит имя древнеримского бога войны Марса – согласно легендам, именно по причине своего красновато- «кровавого» цвета. По отношению к Солнцу Марс находится на четвертом месте - между ближайшими соседями Землей и Юпитером. Длина «пути» между Марсом и Солнцем составляет около 228 млн километров. По своим габаритам эта красная планета под седьмым номером среди остальных планет. Сегодня мы узнаем, сколько весит Марс по сравнению с остальными планетами, а также другие интересные факты «из жизни» этого небесного тела.

Немного о Марсе

Издавна Марс вызывает живой интерес у мировых ученых, поскольку его «темперамент» очень похож на земной. Действительно, марсианская поверхность покрыта слоем рыхлых пород (реголиты), в составе которых много железа, минеральной пыли и камней. Состав грунта Земли почти аналогичный, - разве что содержит намного больше органических веществ.

Вес Марса составляет 6,4169 х 1023 кг

Согласно исследованиям, в прошлом на Марсе были реки, озера и даже целые океаны. Однако со временем вода полностью испарилась, и на сегодняшний день жидкость на Красной планете сохраняется лишь под землей и на полярных «шапках» - в виде льда.

Атмосфера Марса содержит 95% углекислого газа и сильно разряжена. Кроме того, марсианский «воздух» наполнен мелкими частицами пыли, придающими ей красноватый оттенок. Для марсианского климата характерны пылевые бури. Существует теория, что эти опасные погодные явления возникают в результате поглощения мелкими частицами пыли солнечного света. Как следствие – атмосфера Марса нагревается и над планетой поднимается глобальный шторм.

Марс и Земля – сравнительные характеристики и параметры

• Размер . Диаметр Красной планеты 6792 км (по экватору), что в два раза меньше земного – этот показатель у Земли равняется 12756 км. Так что, Земля больше Марса примерно в 1,877539 раз. Если же сопоставить всю площадь земной суши и поверхность Марса, то эти цифры окажутся почти равными между собой.
• Масса . Марс обладает сравнительно небольшой массой, составляющей около 10 процентов земной массы. Для сравнения: Марс весит 6,4169 х 10 23 кг, а вес Земли – 5,9722 х 10 24 кг. К тому же, сила тяжести на марсианской поверхности меньше земной примерно на 38%. Поэтому все предметы на Марсе будут весить меньше, чем на Земле. К примеру, если ребенок на «родной» планете весит 32 кг, то на Марсе его вес будет составлять всего 12 кг.
• Объем и плотность . Известно, что средняя плотность Марса равна 3,94 г/см 3 , а Земли – примерно 5,52 г/см 3 . Как видим, по сравнению с Землей, у Красной планеты плотность довольно низкая. Ведь этот показатель напрямую зависит от массы, а масса Марса составляет всего 10% земной. Что касается объема Марса, то он равняется только 15% земного объема. Если представить Землю в виде полого шара, то для его заполнения понадобится шесть таких маленьких «шариков», как Марс.
• Длина орбиты и скорость движения планет по орбите . Земная орбита составляет 939 120 000 км, а Марса – 1 432 461 000 км. Скорость движения Марса по орбите равна 107 218 км/ч, а Земли – 86 676 км/ч. Так что продолжительность одного полного оборота Марса около 687 земных дней.
• Сезоны . Научно доказано, что марсианский день длится на 40 минут больше, чем земной. Количество сезонов на двух планетах одинаково, поскольку наклоны оси почти совпадают (У Земли - 23,5˚, у Марса – 25˚). Однако продолжительность года на Марсе примерно в два раза больше, чем на Земле, так что сезоны также длиннее.

Масса Марса и других планет Солнечной системы – сравнительный анализ

Как видно из таблицы, в Солнечной системе Марс является достаточно маленькой по массе планетой, меньше которой только Меркурий.

Есть ли жизнь на Марсе?

Этот вопрос волновал многие поколения землян. Ведь Марс содержит все необходимые составляющие для зарождения жизни – химические элементы (углерод, водород, кислород, азот), источник энергии и воду.

К тому же, еще в 1996 году ученые нашли доказательства жизни на Марсе на уровне микроорганизмов, включающих в себя разные сложные органические молекулы, зерна минерала магнетита и микроскопические соединения, напоминающие окаменелые микробы. Конечно, мнения ученых в этом вопросе расходятся, однако до сих пор не было найдено доказательств полного отсутствия жизни на Марсе.

Итак, теперь мы знаем, сколько весит Марс, его сравнительные характеристики с остальными небесными «жителями» Солнечной системы, а также другие занимательные факты.

Марс – одновременно 4-я планета по удаленности от Солнца и 7-я по размерам во всей Солнечной системе. Масса равна 10,7% массы Земли, линейный средний диаметр – 0,53 д. Земли, а объем – 0,15 объема нашей планеты. Свое название получила в честь древнеримского бога Марса. Из-за красного оттенка поверхности (оксид железа) планеты ее иногда называют «красной планетой». Относится к земной группе с разреженной атмосферой. Из поверхностного рельефа особенными являются вулканы, пустыни, долины, ледниковые полярные шапки и похожие на лунные ударные кратеры.

Марс окружен двумя естественными спутниками – Деймосом и Фобосом, они обладают небольшими размерами и имеют неправильную форму.

На планете есть самая высокая гора – потухший вулкан Олимп, самый крупный каньон – долина Маринер. А в 2008 году были опубликованы доказательства наличия самого большого ударного кратера. Его длина составляет 10,6 тыс. км, а ширина превышает размеры предыдущего найденного кратера в 4 раза – 8,5 тыс. км.

Аналогично Земле Марс также вращается и обладает сменой времен года, но климат планеты значительно суше и холоднее. До полета «Маринер-4» (автоматическая межпланетная станция) в 1965 году большая часть исследователей считала, что на поверхности Марса есть вода в жидком виде. Данная мысль основывалась на наблюдениях за периодическими изменениями в темных и светлых участках, в особенности касательно полярных широт, которые имели прямое сходство с континентами и морями. Длинные темные линии обусловливались некоторыми учеными как ирригационные каналы для воды. Немного позже выявили прямые доказательства того, что это оптическая иллюзия.

Вода в жидком виде отсутствует на 70% поверхности планеты из-за низкого давления. Аппарат НАСА «Феникс» нашел воду в состоянии льда в грунте Марса. А собранные геологические данные другими марсоходами позволяют выдвинуть теорию о наличии воды в прошлом планеты. Наблюдения последних годов дали ясно понять, что в некоторых местах есть гейзерная активность.

Начиная с февраля 2009 года на орбите Марса находится 3 функционально-активных космических аппарата: «Марс-экспресс», «Марс Одиссей» и «Mars Reconnaissance Orbiter». А на поверхности планеты находятся два марсохода: «Curiosity» и «Opportunity», активно исследующих геологические особенности. В неактивном стоянии находится несколько марсоходов и посадочных модулей.

Планета отлично видна невооруженным глазом и обладает видимой звездной величиной в 2,91. По яркости Марс уступает Юпитеру и Венере. Довольно интересной особенностью считается противостояние Марса, которое можно видеть каждые два года (последний раз был в 2014 году с 9 по 14 апреля). Один раз в 15 лет оранжевая планета становится самым ярким объектом в звездном ночном небе.

Орбитальные характеристики

Максимальное расстояние между нашей планетой и Марсом – 401 млн км, а минимальное – 55,76 млн км. Среднее расстояние к Солнцу – 228 млн км, а период выражения вокруг него равен 687 суткам Земли. Орбита планеты характеризуется заметным эксцентриситетом, поэтому длина до Солнца постоянно меняется от 206,6 до 249,2 миллиона километров. Наклон орбиты равен 1,85°.

Самое близкое расстояние от Марса до нашей планеты происходит в период противостояния, а именно когда планета расположена на небе в противоположном направлении по отношению к Солнцу.

По линейному размеру Марс в 2 раза меньше, чем Земля. Экваториальный радиус составляет 3396,9 км. А площадь поверхности равна площади суши нашей планеты. Хоть период вращения у Марса и больше, чем у Земли, полярный радиус на 20 км меньше экваториального. По этому поводу выдвинута теория об изменении скорости вращения планеты со временем. Период вращения составляет 24 ч. 37 мин. 22,7 сек. Средние солнечные сутки (солы) составляют 24 ч. 39 мин. 35,24 сек., что на 2,7% длиннее, чем на Земле. Марсианский год – 668,6 суток.

Красная планета вращается вокруг собственной оси под углом 25,19°. Благодаря чему обеспечивается смена времен года. Вытянутость орбиты привела к немалым различиям в их продолжительности. Северное лето на Марсе очень долгое и холодное, а южное – жаркое и короткое.

Климат и атмосфера

Температура не постоянна и обладает большой градацией. На полюсе зимой -153°С, а на экваторе в полдень +20°С. Средняя температура -50°С. Атмосфера на планете очень разрежена поскольку состоит из углекислого газа. При этом давление в 160 раз меньше земного – 6,1 мбар. А из-за большого перепада высот сильно меняется. Примерная толщина – 110 км.

Атмосфера, по данным НАСА, распределена следующим образом: углекислый газ – 95,32%; аргон – 1,6%; азот – 2,7%; аргон – 1,6%; угарный газ – 0,08%; аргон – 1,6%; остальная часть относится к другим газам.

Просвечивая атмосферу на радиоволнах 8 и 32 см АМС «Марс-4», ученые выявили ночную ионосферу с максимумом ионизации на высоте выше 110 км. При этом концентрация электронов 4,6-103 электрон/см3, а вторичный максимум повторялся на высоте 185 км. На среднем радиусе атмосферное давление составляет 636 Па. Плотность у поверхности составляет примерно 0,020 кг/м3, а общая масса ~2,5 1016 кг.

По сравнению с Землей масса атмосферы Марса сильно поднялась в течение года из-за замораживания и таяния полярных шапок (в них присутствует углекислый газ). В зимний период на полярной шапке намораживается 20-30% всей атмосферы.

В районе посадки зонда «Марс-6», Эритрейское море, было зафиксировано давление 6,1 мбар. Именно от этого уровня решено было считать высоту и глубину на планете. Согласно данным этого аппарата, тропопауза расположена примерно на 30-километровой высоте. Очень глубокая область Эллада обладает атмосферным давлением примерно в 12,4 мбар, что превышает в три раза точку воды (около 6,1 мбар), из-за чего при очень высокой температуре вода была бы в жидком состоянии. Но подобное давление приведет к закипанию и превращению воды в пар. На верхушке Олимпа, самый большой вулкан – 27 км, давление достигает отметки от 0,5 до 1 мбар.

Еще до высадки первого посадочного модуля давление измеряли благодаря радиосигналам с АМС «Маринер 4-й, 6-й, 7-й и 9-й серии». При заходе за марсианский диск и при выходе из него давление составляло примерно 6,5 мбар, что в 160 раз меньше, чем на Земле. В расположенных ниже областях показатель менялся до 12 мбар.

Климат сезонный. Угол наклона планеты к плоскости орбиты практически такой же, как и у нас – 25,1919°. На климат также влияют два фактора: больший эксцентриситет орбиты и расстояние до Солнца. Марс проходит перигелий во время середины лета в Южном полушарии и зимы в Северном. Афелий – наоборот. Поэтому климат Северного полушария сильно отличается от Южного. На Севере более мягкая зима и относительно холодное лето, а на Юге зима очень холодная, а лето жаркое. Даже вне полярных шапок в холодный период на поверхности может появляться светлый иней. «Феникс» зафиксировал снегопад, но падающие снежинки, не достигая поверхности, испарялись.

Согласно данным зонда «Марс-6», температура тропосферы в среднем достигает отметки 228 К. Последние исследования из ЦиКС показали, что на Марсе наступил процесс потепления. По некоторым размышлениям ученых выходит, что ранее климат планеты был более влажным и теплым, что сопутствовало наличию дождей и жидкой воды. В подтверждение этой гипотезы выступил результат анализа метеорита ALH 84001, продемонстрировавший температуру Марса 4 млрд года назад – 18°С.

Главная особенность циркуляции атмосферы Марса заключается в фазовых переходах углекислого газа полярных шапок, которые приводят к сильным меридиональным потокам. Моделирование общей циркуляции указывает на значительный годовой ход давления с двумя минимумами незадолго до равноденствий, что подтверждается наблюдениями «Викингом». Анализ данных выявил полугодовой и годовой циклы.

Пылевые вихри и бури

Из-за весеннего таяния полярных шапок повышается давление атмосферы, перемещаются большие массы газа в противоположное полушарие. При этом скорость дующих ветров равна 10-40 м/с. А иногда этот показатель вырастает до 100 м/с. С поверхности поднимается много пыли, провоцируя, таким образом, появление пылевых бурь. Сильные бури полностью скрывают поверхность Марса. Они также оказывают сильное воздействие на распределение атмосферной температуры планеты.

22 сентября 1971 года в светлой области южного полушария началась огромная пылевая буря. Через неделю она охватила примерно 200° по долготе. А на следующий день полностью накрыла южную полярную шапку. Она бушевала до декабря. Советские «Марс-2» и «Марс-3», прибывшие на планету в этот период, пытались заснять ее поверхность, однако из-за пыли сделать это было невозможно. В 70-х годах «Викингом» и «Спиритом» было зафиксировано множество пылевых вихрей. Они очень похожи на земные вихри, но обладают значительно высшим показателем высоты (в 50 раз).

Поверхность

Так называемые материки занимают две трети поверхности планеты, являют собой светлые области. Треть принадлежит темным участкам, именуемым морями. В основном они находятся в южном полушарии, между 10° и 40° широтами. Северное полушарие имеет только два крупных моря – Большой Сирт и Анцидалийское.

Если насчет светлых областей все относительно понятно, то темные до сих пор являются загадкой. На Марсе постоянно происходят пылевые бури, но на темные участки они никакого влияния не оказывают. Ранее считалось, что эта область покрыта растительностью. На данный момент поддерживается теория, что из-за особенности рельефа пыль отсюда легко выдувается сильными ветрами. На крупномасштабных изображениях показано, что в действительности темные области состоят из множества групп темных пятен и полос, имеющих прямое отношение к кратерам, холмам и другим ветровым препятствиям. Скорее всего, долговременные и сезонные изменения связаны с постоянной разницей соотношения покрытых темным и светлым веществом участков поверхности. Полушария планеты имеют сильные отличия по характеру поверхности. Южное полушарие обладает поверхностью на 1-2 км над средним уровнем. Оно очень сильно усеяно кратерами, тем самым напоминая поверхность лунных материков. Северная часть расположена ниже среднего уровня и характеризуется малым количеством кратеров. Большую часть территории занимают гладкие равнины. Подобное различие до сих пор не имеет точного определения. Их граница обусловлена по большому кругу с экваториальным наклоном в 30°. Вдоль нее находятся самые эродированные участки поверхности Марса.

На данный момент установлены две возможные гипотезы возникновения подобной асимметрии. Первая касается раннего геологического этапа, на котором литосферные плиты просто «съехались» в одно полушарие и «застыли». Вторая гипотеза относится к столкновению Марса с другим космическим телом, размер которого равен диаметру планеты Плутон.

Количество кратеров на юге предполагает большую древность поверхности – 3-4 млрд лет. По типу выделяются несколько кратеров: с плоским дном большие кратеры, молодые небольшие чашеобразные кратеры, окруженные валом (чем схожи на лунные) и возвышенные. Два последних типа кратеров довольно-таки уникальны для Марса. С валом образовывались в тех местах, где текли жидкие выбросы, в местах, где покрывало выбросов защищало поверхность от эрозии, образовались возвышенные кратеры. Самым крупным ударным кратером считается равнина Эланда, в поперечине 2100 км.

В тех местах, где присутствует хаотичность ландшафта, поверхность испытала сжатия больших участков и разломы, а иногда и затопление жидкой лавой. В основном такие ландшафты расположены возле истоков прорезанных водой больших каналов. Одна из самых популярных теорий их образования является быстрое таяние подповерхностного льда.

Северное полушарие, помимо больших вулканических равнин, обладает двумя областями крупных вулканов – Элизий и Фарсида. Первая является шестикилометровой возвышенностью над средним уровнем с комплектом из трех вулканов: гора Элизий, купола Гекаты и Альбор. Вторая – это обширная вулканическая равнина (2000 км), достигающая отметки в 10 км над средним уровнем.

Полярные шапки и лед

Изменчивость внешнего вида Марса довольно высока и зависит от времени года. Первое, что меняется – это полярные шапки. Постоянно уменьшаясь и разрастаясь, они создают сезонные атмосферные явления на поверхности планеты. В максимуме расстояние может достигать 50° широты с диаметром в 1000 км. Весной полярная шапка одного из полушарий отступает, тем самым заставляя детали поверхности темнеть.

Южная и Северная полярные шапки состоят из углекислого газа и водяного льда. Спутник «Марс Экспресс» передал данные, согласно которым толщина шапок может достигать отметки в 3,7 км. «Марс Одиссей» на южной полярной шапке обнаружил действующие гейзеры.

На планете находится множество геологических образований, которые сильно напоминают водную эрозию, а именно высохшие русла рек. Одна из гипотез гласит, что эти русла сформировались в результате катастрофических кратковременных событий и не относятся к доказательствам существования речной системы. Но, согласно последним данным, реки текли на протяжении геологически значимых частей времени. Непосредственно найдены инвертированные русла. Помимо этого, присутствуют свидетельства передвижения русел в дельте реки при долгом поднятии поверхности.

В кратере Эберсвальде, юго-западное полушарие, находится самая длинная дельта реки – 115 км. Марсоходы НАСА «Оппортьюнити» и «Спирит» выявили наличие воды в прошлом, а аппарат «Феникс» нашел залежи льда в грунте. Помимо этого, обнаружены темные полосы, свидетельствующие о появлении соленой воды в жидком виде на поверхности. Их появление характеризуется в послелетний период. А к зиме все исчезает. Специалисты НАСА 28 сентября 2012 года заявили о следах пересохшего водного потока. Данное заявление было объявлено после получения фотографий с марсохода «Кьюриосити».

Грунт

Посадочные аппараты определили неодинаковый элементный состав марсианской почвы. Основа – кремнезем, содержащий примеси гидратов оксидов железа, из-за чего у Марса красноватый оттенок. Также обнаружены примеси серы, кальция, натрия, алюминия и магния. Согласно данным зонда «Феникс», соотношение рН марсианской почвы близко к земному, что теоретически позволило бы выращивать растения.

В прошлом на Марсе происходили движения литосферных плит, что подтверждается некоторыми особенностями магнитного поля и расположением вулканов. На данный момент большинство наблюдателей уверены, что такое движение отсутствует из-за большого размера и длительного существования вулканов. Возможно, на Марсе присутствует слабая тектоническая активность, в результате приводящая к появлению пологих каньонов.

Состав грунта

Жизнь на Марсе

Научные гипотезы о жизни на Марсе существуют давно. В атмосфере был найден метан благодаря наблюдениям аппарата «Марс Экспресс». Марсоход «Curiosity» обнаружил всплеск метана в атмосфере планеты и зафиксировал органические молекулы из скалы Камберленд. Условия Марса таковы, что подобный газ быстро разлагается, что свидетельствует о наличии постоянного источника. Их может быть несколько – геологическая активность или жизнедеятельность бактерий. Первый случай маловероятен из-за отсутствия действующих вулканов, а вот второй более интересен. Анализ некоторых метеоритов марсианского происхождения показал образования, похожие на простейшие бактерии. Один из этих метеоритов (ALH 84001) нашли в Антарктиде в 1984 году.

В декабре 2012 года марсоход «Curiosity» передал данные о наличии органических веществ и перхлоратов. Также были выявлены водяные пары. Интересный факт заключается в том, что марсоход опустился на дно высохшего озера.

Определенные анализы и исследования подтверждают, что ранее Марс был лучше приспособлен для жизни. Программа «Викинг» в 70-х годах проводила ряд экспериментов, направленных на обнаружение микроорганизмов. Результат был положительным. До сих пор ведутся ярые споры на этот счет.

Среди всех планет Марс по своим климатическим условиям наиболее близок к Земле. Несмотря на отрицательные результаты первых экспериментов по поиску жизни на Марсе, эта проблема до сих пор считается открытой. В XIX и XX вв. астрономы усиленно изучали Марс с помощью наземных телескопов, полагая, что на его поверхности есть, как минимум, растительная жизнь. Последние 40 лет Марс интенсивно исследуют с помощью межпланетных аппаратов, не прекращая его наблюдения наземными и космическими телескопами. Нет сомнения, что Марс станет первой планетой, которую посетят пилотируемые экспедиции.

Таблица: Основные данные о Марсе

Таблица 1. ОСНОВНЫЕ ДАННЫЕ О МАРСЕ
Среднее расстояние от Солнца	1,524 а.е.
Эксцентриситет орбиты	0,093
Наклон экватора к орбите	25,2°
Экваториальный радиус	3394 км
Масса	0,107 массы Земли
Средняя плотность	3,94 г/см 3
Сила тяжести	0,38 земной силы тяжести
Период вращения	24 час. 37 мин. 23 сек.
Продолжительность солнечных суток	24 час. 39 мин. 35 сек.
Продолжительность года	1,88 земного года
Атмосфера	разреженная (95% углекислого газа, 2,5% азота, 1,6% аргона)
Магнитное поле	очень слабое,
Спутники	Фобос и Деймос.

Движение Марса.

С точки зрения земного наблюдателя Марс относится к «верхним» планетам: вместе с планетами-гигантами (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун), а также карликовой «двойной планетой» Плутоном Марс движется за пределом орбиты Земли. Внутри же земной орбиты, ближе к Солнцу, движутся две «внутренние» планеты – Меркурий и Венера. Однако по своим физическим свойствам Марс входит в группу планет земного типа (Меркурий, Венера, Земля и Марс). Планеты земной группы схожи между собой тем, что это небольшие, каменистые и довольно плотные тела. Они сравнительно медленно вращаются вокруг своих осей, лишены колец и имеют мало или совсем не имеют спутников: у четырех планет этой группы в сумме всего три спутника – земная Луна и марсианские Фобос и Деймос.

В истории астрономии изучение движения Марса сыграло особую роль: использую многолетние наблюдения Тихо Браге за перемещением Марса относительно звезд, Иоганн Кеплер смог впервые верно определить форму планетных орбит. Он доказал, что орбита Марса – эллипс. Это удалось Кеплеру лишь потому, что эллиптичность марсианской орбиты относительно высока, заметно выше, чем у всех планет, доступных для детального наблюдения в дотелескопическую эпоху.

Период обращения Марса по орбите составляет около 687 земных суток или около 670 марсианских суток, которые лишь немногим длиннее земных (см . табл. 1). Одинаковое взаимное расположение Марса, Земли и Солнца повторяется в среднем через каждые 780 сут. – это синодический период обращения Марса. В частности, с такой периодичностью происходят противостояния Марса, при которых он наблюдается с Земли приблизительно в точке, противоположной Солнцу; отсюда и термин – противостояние Марса и Солнца на земном небосводе. В эти периоды Марс особенно удобен для изучения его поверхности в телескоп.

В зависимости от времени года, т.е. от положения Земли на орбите, в момент противостояния расстояние до Марса может быть от 56 до 101 млн. км. Если противостояние происходит в июле-сентябре, то расстояние составляет 56–60 млн. км; такие близкие противостояния называют великими (см . ВЕЛИКИЕ ПРОТИВОСТОЯНИЯ МАРСА). В эти моменты видимый с Земли диаметр диска Марса достигает 25І , а блеск поднимается до 2,5 звездной величины, сравниваясь с блеском Юпитера и уступая лишь Венере.

Сезонные изменения на Марсе происходят в течение года подобно земным: наклон экватора к плоскости орбиты для Марса равен 25,2°, для Земли 23,4°. Год Марса делится на четыре сезона моментами равноденствий и солнцестояний: от весеннего равноденствия до летнего солнцестояния – весна, и т.д. Поскольку период обращения Марса вокруг Солнца вдвое больше земного, продолжительность сезонов также вдвое больше. К тому же, по длительности марсианские сезоны больше отличаются друг от друга, чем земные. Причина этого в существенной эллиптичности марсианской орбиты, из-за чего в разных точках орбиты Марс движется с разной скоростью. Например, в южном полушарии Марса весна длится 146 земных суток, лето – 160 сут, осень – 199 сут, зима – 182 сут.

В течение северной весны Марс находится на большем удалении от Солнца (в области афелия орбиты), а поэтому солнечная радиация, достигающая планеты в этот период, составляет лишь 70% радиации в период ближайшего положения к Солнцу (в перигелии). При прохождении Марсом перигелия средняя температура поверхности по дневному полушарию планеты на 25–30 градусов выше, чем в афелии. По этой причине осень и зима в северном полушарии Марса менее суровые, чем в южном, а южное лето в отличие от северного болеежаркое.

Природа Марса.

По размеру Марс вдвое больше Луны и вдвое меньше Земли. Сила притяжения на поверхности Марса в точности заключена между земной и лунной. Средняя плотность Марса также заключена между плотностью Луны и Земли, хотя ближе к лунной. И еще одно качество объединяет Луну и Марс: это наиболее изученные (после Земли) объекты Солнечной системы.

Однако Марс даже в период великого противостояния в 150 раз дальше от нас, чем Луна, поэтому его изучение традиционными астрономическими методами представляет сложную проблему. Тем не менее до начала космической эры астрономы точно измерили длину марсианских суток, составили грубую карту поверхности Марса, обнаружили у него атмосферу, в основном состоящую из углекислого газа. Довольно точно была измерена температура поверхности Марса, которая, как и предполагалось, оказалась ниже, чем на Земле, и равна примерно –30°С (средняя температура на Земле составляет около +15°С).

Измерения с борта автоматических станций – искусственных спутников Марса – значительно уточнили эти данные. Средняя температура оказалась еще ниже, около –60°С. Летом на экваторе она поднимается до нуля, но зимой в полярных областях опускается до –150° С. Из-за разреженной атмосферы суточные перепады температуры поверхности очень велики: до 70 градусов. Однако уже на небольшой глубине грунта, около 25 см, температура в течение суток и даже года меняется мало; в тропиках она близка к –60 °С.

Большое внимание астрономов всегда привлекали яркие белые пятна, располагающиеся в полярных областях Марса. Если начать наблюдения полярной шапки на каком-нибудь из полушарий Марса в конце зимы, то можно заметить, что вначале она занимает очень большое пространство, примерно 10 млн. км 2 , но с течением времени начинает уменьшаться, сначала медленно, а затем все быстрее. К середине весны появляются темные полосы, рассекающие полярную шапку на ряд отдельных областей различной яркости. От основного массива отделяются по краям небольшие участки, которые через некоторое время постепенно исчезают. В течение лета полярная шапка продолжает уменьшаться и становится совсем небольшой. К концу лета над полярной областью появляются беловатые размытые пятна, которые быстро увеличиваются и вскоре распространяются на всю полярную область и частично даже на умеренные широты. Эта светлая подвижная дымка сохраняется всю осень и зиму и рассеивается только к концу зимы. После этого снова становится видимой большая полярная шапка, сначала немного тусклая, а затем принимающая яркую белую окраску и покрывающая, как и в конце предыдущего года, значительное пространство.

Природа северной и южной полярных шапок неодинакова. Северная шапка больше по размеру и состоит главным образом из водяного льда, а южная – в основном из замерзшего углекислого газа. Причина этого в различии средней температуры и продолжительности сезонов в северном и южном полушариях. Толщина снежного покрова на большей части поверхности полярных шапок не превышает нескольких сантиметров.

В средних широтах поверхность Марса, лишенная снежного покрова, довольно светлая и в основном имеет красновато-оранжевый оттенок. Эти области называют «пустынями»; их окраска определяется присутствием гидратов окислов железа, образующих слой красной пудры на зернах силикатного песка – основной составляющей поверхности. Ближе к экватору встречаются зеленовато-серые пятна («моря»), в целом занимающие около трети поверхности; они темнеют с наступлением весны. В прошлом высказывалось мнение, что это болотистые равнины, но теперь совершенно очевидно, что обширных открытых водоемов на Марсе нет.

Поверхность Марса весьма неровная, перепад высот на ней достигает 30 км. На Земле он заметно меньше: от дна Марианской впадины до вершины Эвереста около 20 км. За уровень отсчета высоты на Марсе обычно принимают эквипотенциальную поверхность с давлением атмосферы 6,1 мбар. Это давление на диаграмме состояния воды соответствует «тройной точке»: при более высоком давлении вода может быть в трех агрегатных состояниях (в зависимости от температуры) – твердом, жидком и газообразном. Но если давление ниже, то при нагревании лед сразу переходит в пар, минуя жидкую фазу. На самых значительных возвышенностях Марса давление атмосферы около 3 мбар, а на дне каньонов – около 10 мбар; там вода может быть в жидком состоянии.

В среднем давление у поверхности Марса почти в 200 раз меньше нормального атмосферного давления у поверхности Земли на уровне моря и близко к давлению на высоте 40 км, куда на Земле не поднимаются самолеты и аэростаты. Атмосфера Марса очень сухая. Толщина условно осажденного слоя воды в ней составляет всего около 0,05 мм даже вблизи тающей полярной шапки в разгар лета (в земной атмосфере слой воды в сотни раз больше). По мере удаления от тающей полярной шапки количество пара в атмосфере уменьшается до нескольких микрометров.

Тем не менее, уже первые снимки автоматических станций показали, что некоторые детали марсианского рельефа обязаны своим происхождением потокам воды. Например, извилистое русло древней марсианской реки Нергал с притоками. Его длина достигает 400 км. В долине Нергала давно нет воды. По-видимому, река впадала в огромное водохранилище, образованное широкой низменностью в районе каньона Узбой и цепи кратеров Холден-Хейл. Извилистая форма Нергала напоминает русла земных рек. Были обнаружены и другие долины такой же природы, указывающие, что на сухой планете Марс когда-то бушевали водные потоки.

Впрочем, возможно, что и в наше время на Марсе иногда «бегут ручьи». На это указывают снимки высокого разрешения, переданные с орбиты Марса в последние годы аппаратами «Марс Глобал Сервейор» и «Марс Одиссей» (США). На склонах некоторых долин и кратеров обнаружились объекты нового типа; возможно, это водные или водно-грязевые потоки, возникающие в наши дни, буквально у нас на глазах. Присутствие на Марсе жидкой воды значительно повышает его шансы быть прибежищем жизни.

Таблица: Важнейшие экспедиции автоматических станций к Марсу

Таблица 2. ВАЖНЕЙШИЕ ЭКСПЕДИЦИИ АВТОМАТИЧЕСКИХ СТАНЦИЙ К МАРСУ
Дата запуска	Название аппарата	Страна	Содержание экспедиции
28 ноября 1964	Маринер-4	США	Первый успешный пролет вблизи Марса (15 июля 1965). Передана 21 фотография поверхности.
29 мая 1971	Марс-3	СССР	Первая мягкая посадка на Марс (2 декабря 1971). С поверхности передавались данные в течение 20 сек.
30.05.1971	Маринер-9	США	Первый искусственный спутник Марса. Исследование с орбиты поверхности Марса (с 14 ноября 1971) и его спутников – Фобоса и Деймоса.
20 августа 1975 9 сентября 1975	Викинг-1 Викинг-2	США	Первая успешная посадка на Марс (20 июля 1976 и 3 сентября 1976). Поиски жизни и многолетние исследования поверхности и климата.
7 ноября 1996	Марс ГлобалСервейор	США	Длительное исследование Марса с орбиты (с 12 сентября 1997).
4 декабря 1996	Марс Пасфайндер	США	Мягкая посадка на Марс (4 июля 1997); доставлен первый автоматический самоходный аппарат «Соджорнер» для исследования состава поверхности.

Поиск жизни на Марсе.

В середине 20 в. экзобиологи возлагали на Марс большие надежды, и не только потому, что некоторые астрономы видели на его поверхности множество тонких прямых линий – «каналов», – что дало повод фантастам и фантазерам говорить об искусственных оросительных сооружениях на поверхности Марса. Эта планета действительно более других похожа на Землю и, вероятно, могла бы стать прибежищем для самых неприхотливых форм земной жизни.

Несколько автоматических экспедиций к Марсу и особенно посадки на его поверхность позволили близко познакомиться с ландшафтом и климатом планеты (см . табл. 2). Полученные данные разочаровали экзобиологов. Даже летним днем температура на Марсе редко поднимается выше 0°С, а ночью может опускаться до –120°С. Бедная атмосфера Марса почти не содержит паров воды и лишена кислорода. Поверхность Марса значительно интенсивнее бомбардируется метеоритами , чем поверхность Земли. Не исключено, что в прошлом падение крупных метеоритов (астероидов) вызывало сильные климатические изменения, опасные для биосферы Марса, разумеется, если она существовала.

Анализируя условия для жизни на Марсе, следует также учитывать, что эта планета практически лишена магнитосферы, защищающей от космических лучей. Магнитное поле Марса очень слабое, вероятно, обязано суммарному эффекту палеомагнитных полей на отдельных участках поверхности. Его напряженность на экваторе составляет от 0,07 до 0,8 мкТ (на Земле около 30 мкТ).

Можно с уверенностью сказать, что в нынешнюю эпоху условия на Марсе неблагоприятны для возникновения жизни: там холодно, сухо, очень разрежен и лишен кислорода воздух, который не в состоянии задержать сильное ультрафиолетовое излучение Солнца, стерилизующее поверхность планеты. Несколько специальных приборов, доставленных на Марс в 1976 посадочными блоками «Викинг-1 и 2» (США), не обнаружили органического вещества в грунте планеты.

Сейчас практически не осталось надежды обнаружить на Марсе активную жизнь. Однако история Марса, возможно, знала периоды более благоприятные для жизни. Есть признаки того, что климат Марса существенно менялся: в далеком прошлом по его поверхности текла вода. Как уже отмечалось, на детальных изображениях планеты, переданных искусственными спутниками Марса, видны следы водной эрозии – овраги и пустые русла рек. Зонд «Марс Пасфайндер» (США), совершивший в 1997 мягкую посадку на Марс и доставивший первый автоматический марсоход «Соджорнер», обнаружил в геологическом строении поверхности признаки мощных водных течений, имевших место в отдаленные эпохи.

Долговременные вариации марсианского климата могут быть связаны с изменением наклона его полярной оси. При небольшом повышении температуры планеты ее разреженная атмосфера может стать в 100 раз плотнее за счет испарения льдов полярных шапок и возможного слоя вечной мерзлоты. Поэтому не исключено, что жизнь на Марсе когда-то существовала. Точно ответить на этот вопрос будет возможно лишь после изучения образцов марсианского грунта. Но их доставка на Землю – сложная задача.

К счастью, природа иногда дарит ученым неожиданную удачу: из тысяч найденных на Земле метеоритов некоторые, возможно, прилетели с Марса: микроскопические пузырьки газа в них имеют такой же состав, как атмосфера Марса. Такие находки называют «шерготтитами» или SNC-метеоритами, поскольку первые такие «камни» нашли вблизи населенных пунктов Шерготти (Индия), Накла (Египет) и Шассиньи (Франция). К этой же группе относится и найденный в Антарктиде метеорит ALH 84001; он значительно старше остальных и содержит полициклические ароматические углеводороды, возможно, имеющие биологическое происхождение. С середины 1990-х по поводу этого метеорита идут жаркие научные споры: астрономы уверены, что перелет вещества с планеты на планету возможен – его выброс может произойти под действием мощного астероидного удара; однако далеко не все биологи согласны, что в метеорите ALH 84001 действительно есть следы марсианской жизни.

Понятно, что оставаясь на Земле, не удастся разрешить проблему жизни на Марсе. Исследования метеорита ALH 84001 стимулировали интерес общественности к этой проблеме, поэтому в 1999 правительство Великобритании одобрило план создания межпланетной станции «Бигль-2», которая 2 июня 2003 отправилась на Марс и вновь попытается найти там следы жизни. Станция названа в честь судна, на котором в 1830 совершил исследовательское плавание Чарльз Дарвин. Новую экспедицию ученые рассматривают как продолжение исследований происхождения жизни, начатых Дарвином полтора века назад.