MARS (PLANETA): CHARAKTERYSTYKA, SKŁAD, ORBITA, RUCH - ARTE - 2025

Mars jest czwartą najbardziej oddaloną od Słońca planetą i ostatnią z wewnętrznych skalistych planet Układu Słonecznego, obok Merkurego, Wenus i Ziemi. Łatwo widoczny Mars zawsze fascynował obserwatorów od czasów prehistorycznych swoim czerwonawym kolorem i dlatego nazwano go imieniem rzymskiego boga wojny.

Inne starożytne cywilizacje również wiązały tę planetę ze swoimi bogami wojny lub z fatalnymi wydarzeniami. Na przykład starożytni Sumerowie nazywali ją Nergal, aw tekstach mezopotamskich jest również określana jako gwiazda sądu nad zmarłych. Podobnie astronomowie babilońscy, egipscy i chińscy pozostawili skrupulatne zapisy ruchów Marsa.

Rysunek 1. Zbliżenie Marsa. Źródło: Pixabay.

Ze swojej strony zainteresowali się nim Majowie astronomowie, obliczając jego okres synodyczny (czas potrzebny na powrót do tego samego punktu na niebie w odniesieniu do Słońca) z dużą dokładnością i podkreślając okres retrogradacyjny planety.

W 1610 roku Galileo jako pierwszy obserwował Marsa przez teleskop. Wraz z udoskonaleniem instrumentów optycznych nastąpiły odkrycia, ułatwione przez fakt, że w przeciwieństwie do Wenus nie ma grubej warstwy chmur, która utrudnia widoczność.

W ten sposób odkryli czarny punkt Syrtis Major, charakterystyczny punkt na powierzchni, białe warstwy polarne, słynne kanały Marsa i pewne okresowe zmiany w zabarwieniu planety, co skłoniło wielu do myślenia o możliwym istnieniu życia na planecie. czerwony, przynajmniej z roślinności.

Jednak informacje z sond pokazują, że planeta jest pustynna i ma cienką atmosferę. Jak dotąd nie ma dowodów na istnienie życia na Marsie.

Charakterystyka ogólna

Mars jest mały, ma zaledwie jedną dziesiątą masy Ziemi i ma mniej więcej połowę średnicy.

Jego oś obrotu jest obecnie nachylona pod kątem około 25º (oś Ziemi wynosi 23,6º). Dlatego ma pory roku, ale o innym czasie trwania niż Ziemia, ponieważ jej okres orbitalny wynosi 1,88 roku. Zatem pory marsjańskie trwają mniej więcej dwa razy dłużej niż te na lądzie.

Ta skłonność nie zawsze była taka sama. Niektóre modele matematyczne orbity sugerują, że w przeszłości mogła się ona znacznie zmieniać, między 11º a 49º, przynosząc znaczące zmiany klimatyczne.

Jeśli chodzi o temperatury, wahają się one od -140ºC do 21ºC. Jest to dość ekstremalne i przyczynia się do tego cienka atmosfera.

Uderzające czapy polarne na Marsie to CO ₂ , podobnie jak zawartość atmosfery. Ciśnienie atmosferyczne jest dość niskie, około jednej setnej ciśnienia na Ziemi.

Rysunek 2. Obraz Marsa widziany przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a przedstawiający jedną z czap polarnych. Źródło: NASA / ESA, J. Bell (Cornell U.) i M. Wolff (Space Science Inst.) / Public domain, za pośrednictwem Wikimedia Commons.

Pomimo wysokiej zawartości CO ₂ , efekt cieplarniany na Marsie jest znacznie mniej wyraźny niż na Wenus.

Ze względu na pustynię na powierzchni Marsa często występują burze piaskowe. Podróżnik nie znalazłby tam płynnej wody ani roślinności, tylko skały i piasek.

Charakterystyczny czerwonawy kolor wynika z dużej ilości tlenków żelaza i chociaż na Marsie jest woda, znajduje się pod ziemią, pod polarnymi czapami.

Co ciekawe, pomimo obfitości żelaza na powierzchni, naukowcy twierdzą, że jest on rzadki we wnętrzu, ponieważ średnia gęstość Marsa jest najniższa wśród planet skalistych: zaledwie 3900 kg / m ³ .

Ponieważ żelazo jest najliczniejszym ciężkim pierwiastkiem we wszechświecie, niska gęstość oznacza niedobór żelaza, zwłaszcza biorąc pod uwagę brak jego własnego pola magnetycznego.

Podsumowanie głównych cech fizycznych planety

-Masa: 6,39 x 10 ²³ kg

-Równik promień: 3,4 x 10 ³ km

-Kształt: lekko spłaszczony.

-Średnia odległość do Słońca: 228 mln km.

- Nachylenie orbity : 1,85 ° w stosunku do płaszczyzny ekliptyki.

-Temperatura: -63 ºC, średnia na powierzchni.

-Grawitacja: 3,7 m / s ²

-Własne pole magnetyczne: Nie.

-Atmosfera: rzadka , głównie CO ₂ .

-Gęstość: 3940 kg / m ³

-Satelity: 2

-Pierścienie: nie ma.

Porównanie wielkości Marsa i Afryki

Księżyce Marsa

Naturalnych satelitów nie ma na tak zwanych planetach wewnętrznych, w przeciwieństwie do planet zewnętrznych, których jest ich kilkanaście. Czerwona planeta ma dwa małe księżyce zwane Fobos i Deimos, odkryte przez Asaph Hall w 1877 roku.

Nazwy marsjańskich satelitów wywodzą się z mitologii greckiej: Fobos - strach - był synem Aresa i Afrodyty, a Deimos - terror - był jego bratem bliźniakiem i razem towarzyszyli ojcu na wojnę.

Rysunek 3. Deimos, mały, nieregularny satelita Marsa. Białawe obszary to warstwy regolitu, mineralnego pyłu podobnego do tego, który pokrywa powierzchnię Księżyca. Źródło: Wikimedia Commons. NASA / JPL-caltech / University of Arizona / domena publiczna.

Księżyce Marsa są bardzo małe, znacznie mniejsze niż nasz majestatyczny Księżyc. Ich nieregularny kształt pozwala podejrzewać, że są to asteroidy przechwycone przez grawitację planety, tym bardziej, jeśli weźmie się pod uwagę, że Mars znajduje się bardzo blisko pasa asteroid.

Średnia średnica Fobosa to zaledwie 28 km, podczas gdy Deimos jest jeszcze mniejsza: 12 km.

Obie są w synchronicznej rotacji z Marsem, co oznacza, że ​​okres rotacji wokół planety jest równy okresowi rotacji wokół własnej osi. Dlatego zawsze pokazują Marsowi tę samą twarz.

Ponadto Fobos jest bardzo szybki, do tego stopnia, że ​​podczas marsjańskiego dnia kilkakrotnie wznosi się i opada, czyli prawie tak samo jak dzień na Ziemi.

Orbity tych dwóch satelitów znajdują się bardzo blisko Marsa, a także są niestabilne. Z tego powodu spekuluje się, że w pewnym momencie mogą uderzyć o powierzchnię, zwłaszcza szybki Fobos, z odległości zaledwie 9377 km.

Rysunek 4. Animacja z orbitami Fobosa i Deimosa wokół Marsa. Źródło: Giphy.

Ruch tłumaczeniowy

Mars krąży wokół Słońca po eliptycznej ścieżce, której okres wynosi około 1,9 ziemskiego roku, czyli 687 dni. Wszystkie orbity planet są zgodne z prawami Keplera i dlatego mają kształt eliptyczny, chociaż niektóre są bardziej okrągłe niż inne.

Tak nie jest w przypadku Marsa, ponieważ elipsa jego orbity jest nieco bardziej zaakcentowana niż orbita Ziemi lub Wenus.

W ten sposób są chwile, kiedy Mars jest bardzo daleko od Słońca, w odległości zwanej aphelium, podczas gdy w innych jest znacznie bliżej: peryhelium. Ta okoliczność również przyczynia się do tego, że Mars ma dość szeroki zakres temperatur.

W odległej przeszłości orbita Marsa musiała być znacznie bardziej okrągła niż obecnie, jednak oddziaływanie grawitacyjne z innymi ciałami w Układzie Słonecznym powodowało zmiany.

Rysunek 5. Porównanie orbit między Marsem a Ziemią. Źródło: Wikimedia Commons. NASA / JPL-Caltech / MSSS / domena publiczna.

Dane ruchu Marsa

Poniższe dane krótko opisują ruch Marsa:

-Średni promień orbity: 2,28 x 10 ⁸ km

- Nachylenie orbity : 1,85º

-Ekcentryczność: 0,093

- Średnia prędkość orbitalna : 24,1 km / s

- Okres transferu: 687 dni.

- Okres rotacji: 24 godziny, 37 minut.

- Dzień słoneczny : 24 godziny, 39 minut.

Kiedy i jak obserwować Marsa

Marsa można łatwo rozpoznać na nocnym niebie po jego czerwonawym kolorze. Różni się od gwiazd tym, że nie mruga ani nie migocze, gdy jest widziana gołym okiem.

W sieci jest bardzo dużo informacji, aby znaleźć najlepszy czas na obserwację Marsa, a także aplikacji na smartfony, które wskazują jego położenie, czy jest on widoczny, czy nie w danym miejscu.

Ponieważ czerwona planeta znajduje się poza orbitą Ziemi, najlepszy czas na jej zobaczenie jest wtedy, gdy znajduje się ona w opozycji do Słońca (patrz rysunek 6). Planety, których orbita jest zewnętrzna w stosunku do orbity Ziemi, nazywane są planetami wyższymi, a te, które nie są planetami podrzędnymi.

Rysunek 6. Koniunkcja i opozycja wyższej planety. Źródło: Maran, S. Astronomy for Dummies.

Merkury i Wenus to niższe planety, bliżej Słońca niż sama Ziemia, podczas gdy wyższe planety to wszystkie pozostałe: Mars, Jowisz, Saturn, Uran i Neptun.

Tylko wyższe planety mają opozycję i koniunkcję ze Słońcem, podczas gdy niższe planety mają dwa rodzaje koniunkcji.

Tak więc, kiedy Mars znajduje się w opozycji do Słońca widzianego z Ziemi, oznacza to, że Ziemia stoi między planetą a Królem Słońca. W ten sposób można zobaczyć go coraz wyżej na niebie, widoczny przez całą noc, a koniunkcja uniemożliwia obserwację. Dotyczy to wszystkich wyższych planet.

Mars znajduje się w opozycji do Słońca mniej więcej co 26 miesięcy (2 lata i 50 dni). Ostatnia opozycja Marsa miała miejsce w lipcu 2018 roku; dlatego oczekuje się, że nastąpi to ponownie w październiku 2020 r., kiedy Mars przejdzie przez konstelację Ryb.

Rysunek 7. Opozycje Marsa w latach 1995-2003. Planeta nie zawsze wygląda tak samo, ani też nie zawsze ma tę samą twarz w stosunku do Ziemi. Źródło: Naked Eye Planets - NASA / JPL / Solar System Exploration - ESA-Hubble.

Mars przez teleskop

Dla teleskopu Mars wygląda jak różowy dysk. Przy dobrych warunkach pogodowych i w zależności od wyposażenia można zobaczyć czapy polarne i niektóre szarawe obszary, których wygląd zmienia się w zależności od pory roku na Marsie.

Planeta nie zawsze pokazuje Ziemię tę samą twarz, ani nie ma takich samych rozmiarów, jak widać na mozaice zdjęć wykonanych przez teleskop kosmiczny Hubble'a (patrz rysunek 7). Różnica wynika z ekscentryczności orbity Marsa.

W 2003 roku Mars był bardzo blisko Ziemi, w odległości 56 milionów kilometrów, podczas gdy w 2020 roku spodziewana odległość to 62 miliony kilometrów. Podejście z 2003 r. Było największe od 60 000 lat.

Jeśli chodzi o satelity Marsa, są one zbyt małe, aby można je było zobaczyć gołym okiem lub przez lornetkę. Aby je rozróżnić, potrzebny jest teleskop o rozsądnych rozmiarach i czekanie na pojawienie się sprzeciwu.

Mimo to jasność planety nie pozwala ich zobaczyć, ale są urządzenia, które ukrywają Marsa w obiektywie instrumentu, uwydatniając maleńkie księżyce.

Ruch obrotowy Marsa

Czas trwania ruchu obrotowego Marsa jest podobny do czasu trwania ruchu Ziemi, a nachylenie osi odkrył William Herschel. To powoduje, że Mars doświadcza pór roku tak jak na Ziemi, tylko dłużej.

Na północnej półkuli Marsa zimy są łagodniejsze i występują, gdy Słońce znajduje się w peryhelium, dlatego są mniej zimne i krótsze; z drugiej strony lata występują w aphelium i są chłodniejsze. Na półkuli południowej dzieje się odwrotnie; tam zmiany klimatyczne są bardziej ekstremalne.

Jednak obecność dwutlenku węgla powoduje niewielki, ale trwały wzrost temperatury Marsa, zgodnie z danymi zebranymi przez misje sondujące.

W czasie upałów część dwutlenku węgla zgromadzonego w czapach polarnych wyparowuje w postaci gejzerów i przedostaje się do atmosfery. Ale na przeciwległym biegunie dwutlenek węgla zamarza i zagęszcza czapkę.

Rysunek 8. Animacja przedstawiająca cykl dwutlenku węgla w polarnych czapach lodowych Marsa. Źródło: Wikimedia Commons.

Ponieważ Mars nie ma własnego pola magnetycznego, które by go chroniło, część dwutlenku węgla rozprasza się w kosmos. Misja kosmiczna Mars Odyssey zarejestrowała ten niezwykły cykl atmosferyczny.

Kompozycja

To, co wiadomo o składzie Marsa, pochodzi ze spektrometrii wykonanej przez sondy eksploracyjne, a także analizy marsjańskich meteorytów, które zdołały dotrzeć do Ziemi.

Zgodnie z informacjami przekazanymi przez te źródła, głównymi elementami na Marsie są:

-Tlen i krzem występują w większości w skorupie, podobnie jak żelazo, magnez, wapń, glin i potas.

-Węglowodór, tlen i azot w atmosferze.

- W mniejszym stopniu wykryto inne pierwiastki: tytan, chrom, siarkę, fosfor, mangan, sód, chlor i wodór.

Zatem pierwiastki znalezione na Marsie są takie same jak na Ziemi, ale nie w tych samych proporcjach. Na przykład w płaszczu Marsa (patrz rozdział o strukturze wewnętrznej poniżej) jest znacznie więcej żelaza, potasu i fosforu niż w ich ziemskim odpowiedniku.

Ze swojej strony siarka jest obecna w jądrze i skorupie Marsa w większej proporcji niż na Ziemi.

Metan na Marsie

Metan to gaz będący zwykle produktem rozkładu materii organicznej, dlatego nazywany jest także „gazem bagiennym”.

Jest to gaz cieplarniany, ale naukowcy z niecierpliwością szukają go na Marsie, ponieważ byłby to dobry znak, że życie istniało lub nadal istnieje na planecie pustynnej.

Naukowcy zajmujący się życiem, mają nadzieję znaleźć nie małych zielonych ludzików, ale na przykład bakterie. Wiadomo, że niektóre gatunki bakterii lądowych wytwarzają metan w ramach swojego metabolizmu, a inne go konsumują.

Łazik Curiosity NASA w 2019 roku przeprowadził nieoczekiwanie wysoki odczyt metanu w marsjańskim kraterze Gale.

Rysunek 9. Curiosity, robot-łazik badający cechy Marsa, wystrzelony przez NASA w 2012 roku. Źródło: NASA via jpl.nasa.gov.

Nie należy jednak wyciągać pochopnych wniosków, ponieważ metan można również wytwarzać w wyniku reakcji chemicznych między wodą a skałami, czyli procesów czysto chemicznych i geologicznych.

Pomiary nie wskazują również, jak nowy jest metan; Gdyby jednak na Marsie była woda, jak wszystko wydaje się wskazywać, mogłoby też istnieć życie, a niektórzy naukowcy uważają, że pod wieczną zmarzliną, wiecznie zamarzniętą warstwą gleby w regionach okołobiegunowych, nadal istnieje życie.

Jeśli to prawda, można tam znaleźć mikroby, dlatego NASA stworzyła łazik Curiosity, którego jednym z celów jest poszukiwanie życia. A także nowy łazik, który może zostać uruchomiony w 2020 roku, oparty na Curiosity i znany do tej pory jako Mars 2020.

Struktura wewnętrzna

Mars jest planetą skalistą, podobnie jak Merkury, Wenus i Ziemia. Dlatego ma zróżnicowaną strukturę w:

- Jądro o promieniu około 1794 km, złożone z żelaza, niklu, siarki i być może tlenu. Najbardziej zewnętrzna część może być częściowo stopiona.

- Płaszcz na bazie krzemianów.

- Kora o grubości od 50 do 125 km, bogata w bazalty i tlenki żelaza.

Rysunek 10. Porównawcze przekroje planet wewnętrznych plus Księżyc. Źródło: Wikimedia Commons

geologia

Łaziki to zrobotyzowane pojazdy sterowane z Ziemi, dzięki którym dostępne są nieocenione informacje o geologii Marsa.

Zasadniczo istnieją dwa regiony podzielone dużym krokiem:

• Highlands na południu z licznymi starymi kraterami uderzeniowymi.
• Gładkie równiny na północy z bardzo małą liczbą kraterów.

Ponieważ Mars ma dowody na wulkanizm, astronomowie uważają, że płynące lawy mogły zatrzeć dowody na istnienie kraterów na północy lub być może w odległym czasie istniał tam duży ocean płynnej wody.

Obfitość kraterów jest wykorzystywana jako kryterium do ustalenia trzech okresów geologicznych na Marsie: Noeic, Hesperian i Amazonian.

Okres amazoński jest najnowszy, charakteryzujący się mniejszą liczbą kraterów, ale z intensywnym wulkanizmem. Jednak w Noeic mógł istnieć najstarszy, rozległy północny ocean.

Olimp jest największym znanym do tej pory wulkanem w całym Układzie Słonecznym i znajduje się dokładnie na Marsie, w pobliżu równika. Dowody wskazują, że powstał w okresie Amazonii, około 100 milionów lat temu.

Oprócz kraterów i wulkanów na Marsie znajduje się również wiele kanionów, wydm, pól lawowych i starych suchych kanałów, którymi prawdopodobnie w starożytności płynęła woda w stanie ciekłym.

Rysunek 11. Mars pochłonięty przez burzę piaskową, zdjęcia z Mars Reconnaissance Orbiter. Na Marsie często występują burze piaskowe o rozmiarach planetarnych, ponieważ gleba jest piaszczysta i pustynna. Źródło: NASA / JPL-Caltech / MSSS / domena publiczna.

Misje na Marsa

Mars był celem wielu misji kosmicznych, z których część miała okrążyć planetę, a część wylądować na jej powierzchni. Dzięki nim masz dużą ilość zdjęć i danych, aby stworzyć dość dokładny obraz.

Mariner 4

Była to czwarta sonda misji Mariner, wystrzelona przez NASA w 1964 roku. Dzięki niej uzyskano pierwsze zdjęcia powierzchni planety. Wyposażony był również w magnetometr i inne przyrządy, dzięki czemu ustalono, że pole magnetyczne Marsa prawie nie istnieje.

Radziecki Mars

Był to program byłego Związku Radzieckiego, który trwał od 1960 do 1973 roku, dzięki któremu uzyskano zapisy atmosfery Marsa, szczegóły jonosfery, informacje o grawitacji, polu magnetycznym i liczne obrazy powierzchni planety.

Wiking

Program NASA Viking składał się z dwóch sond: VIking I i Viking II przeznaczonych do lądowania bezpośrednio na planecie. Zostały wystrzelone w 1975 roku z misją badania geologii i geochemii planety, oprócz fotografowania powierzchni i szukania oznak życia.

Zarówno Viking I, jak i Viking II mieli na pokładzie sejsmografy, ale tylko Viking II był w stanie przeprowadzić udane testy, z których stwierdzono, że aktywność sejsmiczna Marsa jest znacznie niższa niż Ziemi.

Jeśli chodzi o testy meteorologiczne, okazało się, że atmosfera Marsa składa się głównie z dwutlenku węgla.

Pionier

Został uruchomiony w 1996 roku przez NASA w ramach Project Discovery. Miał zrobotyzowany pojazd zbudowany przy minimalnych kosztach, z którym testowano nowe konstrukcje dla tej klasy pojazdów. Udało mu się również przeprowadzić liczne badania geologiczne planety i uzyskać jej zdjęcia.

Mars Global Surveyor (MGS)

Był to satelita, który znajdował się na orbicie Marsa od 1997 do 2006 roku. Na pokładzie znajdował się wysokościomierz laserowy, za pomocą którego impulsy świetlne wysyłane były na planetę, a następnie odbijane. Dzięki temu możliwe było zmierzenie wysokości cech geograficznych, co wraz z obrazami wykonanymi przez kamery satelitarne pozwoliło na zbudowanie szczegółowej mapy powierzchni Marsa.

Misja ta przyniosła również dowody na obecność wody na Marsie, ukrytej pod polarnymi czapami. Dane sugerują, że w przeszłości przez planetę przepływała woda w stanie ciekłym.

Sonda nie znalazła dowodów na efekt dynama zdolnego do wytworzenia pola magnetycznego podobnego do ziemskiego.

Mars Science Laboratory

Ta automatyczna sonda kosmiczna, lepiej znana jako Curiosity, została wystrzelona w 2011 roku i dotarła na powierzchnię Marsa w sierpniu 2012 roku. Jest to pojazd eksploracyjny lub łazik, którego misją jest badanie klimatu, geologii i możliwych warunków dla przyszłej misji załogowej. .

Marsjańska odyseja

Sonda ta została wystrzelona przez NASA w 2001 roku w celu sporządzenia mapy powierzchni planety i przeprowadzenia badań klimatologicznych. Dzięki ich danym uzyskano dane dotyczące opisanego powyżej cyklu dwutlenku węgla. Kamery Mars Odyssey przesłały obrazy południowej czapy polarnej, pokazując ciemne ślady po odparowaniu związku.

Mars Express

Jest to misja Europejskiej Agencji Kosmicznej zapoczątkowana w 2003 r. I dotychczas aktywna. Jego celem jest badanie klimatu, geologii, struktury, atmosfery i geochemii Marsa, w szczególności przeszłego i obecnego istnienia wody na planecie.

Łaziki do eksploracji Marsa

Robotyczne łaziki Spirit and Opportunity zostały wystrzelone przez NASA w 2004 roku, aby wylądować w miejscach, w których podejrzewano lub mogła istnieć woda. W zasadzie byłaby to misja trwająca tylko 90 dni, jednak pojazdy pozostały w eksploatacji dłużej niż oczekiwano.

Opportunity przestał nadawać w 2018 roku podczas globalnej burzy piaskowej, ale do najbardziej znaczących wyników należy znalezienie większej liczby dowodów na obecność wody na Marsie i to, że planeta miała kiedyś idealne warunki do życia.

Mars Reconnaissance Orbiter

Ten satelita został wystrzelony w 2005 roku i nadal działa na orbicie planety. Jego misją jest badanie wody na Marsie i sprawdzanie, czy istniała ona wystarczająco długo, aby na planecie mogło się rozwinąć życie.

Bibliografia

1. Freudendrich, C. Jak działa Mars. Odzyskany z: science.howstuffworks.com.
2. Hollar, S. Układ Słoneczny. Planety wewnętrzne. Britannica Educational Publishing.
3. Maran, S. Astronomy for Dummies.
4. GARNEK. Opis misji Mars Reconnaissance Orbiter. Odzyskany z: mars.nasa.gov.
5. Powell, M. The Naked Eye Planets in the Night Sky (i jak je zidentyfikować). Odzyskany z: nakedeyeplanets.com.
6. Nasiona, M. 2011, Układ Słoneczny. Wydanie siódme. Cengage Learning.
7. Strickland, A. Łazik Curiosity wykrywa najwyższe poziomy metanu na Marsie. Odzyskany z: cnnespanol.cnn.com.
8. Wikipedia. Klimat Marsa. Odzyskane z: es.wikipedia.org.
9. Wikipedia. Skład Marsa. Odzyskane z: es.wikipedia.org.
10. Wikipedia. Ciekawość. Odzyskane z: es.wikipedia.org.
11. Wikipedia. Mars (planeta). Odzyskane z: en.wikipedia.org.
12. Wikipedia. Mars (planeta). Odzyskane z: es.wikipedia.org.