Сделай Сам Свою Работу на 5

Климат и атмосфера марса.

Реферат

Тема: Геокриологические условия на Марсе

 

 

Выполнила: студентка 3 курса

Группы ГЛГ-3

Наумова Ксения

Проверил: Алванян А.К.

 

Пермь 2014

Марс — четвёртая по удалённости от Солнца (после Меркурия, Венеры и Земли) и седьмая по размерам (превосходит по массе и диаметру только Меркурий) планета Солнечной системы. Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет около 227 920 000 км, что в 1,5 раза больше, чем расстояние от Земли до Солнца. Среднее значение радиуса Марса 3390 км - это около половины радиуса Земли. Масса Марса составляет 6,4*10^23 тонн, что в 10 раз меньше массы Земли. Плотность - около 3,95 грамм на кубический сантиметр, что составляет примерно 70 % от плотности Земли. Вследствие меньшего размера и плотности планеты, сила тяжести на Марсе составляет 38% от силы тяжести Земли. Поэтому, если человек будет стоять на Марсе, то он будет чувствовать себя так, как будто его вес уменьшили на 62%. Или, если он уронит камень, то этот камень будет падать гораздо медленнее, чем такой же камень на Земле.

 

Внутреннее строение марса

Учены предполагают, что Марс, как и Земля, возможно, состоит из 3-х основных слоев:

1. марсианская кора;

2. мантия;

3. ядро, состоящее, в основном, из железа.

Кора. Ученные предполагают, что толщина марсианской коры составляет приблизительно 50 км. Самая тонкая часть коры приходится на северное полушарие. Остальная большая часть коры состоит из вулканических пород.

Мантия. Мантия близка по составу к Земной мантии. Как и на Земле основным источником тепла планеты является радиоактивный распад - распад ядер атомов элементов, таких как уран, калий и торий. В связи с радиоактивным излучением, средняя температура марсианской мантии может составлять примерно 1500 градусов по Цельсию.

Ядро. Основными составляющими ядра Марса, вероятно, являются: железо, никель и сера. Информация о плотности планеты дает некоторое представление о размерах ядра, которое предположительно должно быть меньше, чем ядро Земли. Возможно, радиус ядра Марса составляет приблизительно 1500 - 2000 км.



В отличие от ядра Земли, которое частично расплавлено, ядро Марса должно быть твердым, так как эта планета не имеет достаточного магнитного поля. Однако, данные полученные с космической станции, показывают, что некоторые из древнейших марсианских пород были сформированы в результате влияния большого магнитного поля – это дает основания полагать, что в далеком прошлом Марс имел расплавленное ядро

 

Поверхность

Поверхность Марса весьма разнообразна. Кроме гор, равнин, полярных льдов, практически вся поверхность густо усеяна кратерами. К тому же всю планету окутывает мелкозернистая красноватая пыль. Южная часть имеет в основном древнюю поверхность, сильно изрытую кратерами. В этом полушарии расположены главные ударные впадины - равнины Эллада, Аргир и Исиды. На севере доминирует более молодая и менее богатая кратерами поверхность. Значительная часть поверхности Марса представляет собой более светлые участки («материки»), которые имеют красновато-оранжевую окраску; 25% поверхности — более темные «моря» серо-зеленого цвета, уровень которых ниже, чем «материков». Наблюдения Марса со спутников обнаруживают отчетливые следы вулканизма и тектонической деятельности — разломы, ущелья с ветвящимися каньонами, некоторые из них имеют сотни километров в длину, десятки — в ширину и несколько километров в глубину. Эти вулканические области расположены на восточном и западном концах огромной системы каньонов. Имеются свидетельства (сохранившиеся русла потоков - длинные ветвящиеся системы долин протяженностью в сотни километров, весьма похожие на высохшие русла земных рек, причем перепады высот отвечают направлению течений), что на поверхности Марса в свое время существовала жидкая вода. Кажется, что эти русла, идущие от долины Маринер, возникли в ходе какого-то внезапного наводнения. Кроме того, в сильно изрытых кратерами областях найдены извилистые следы высохших рек со многими притоками. Некоторые особенности рельефа явно напоминают выглаженные ледниками участки. Судя по хорошей сохранности этих форм, не успевших ни разрушиться, ни покрыться последующими наслоениями, они имеют относительно недавнее происхождение (в пределах последнего миллиарда лет).

гора Олимп (Olympus Mons) - Она была сформирована из одной горячей точки, которая извергалась тысячи, если не миллионы лет. Отсутствие тектоники плит, позволило этому потоку превратиться в огромную гору.

Высота Олимпа — 21,2 км от основания, что более чем вдвое превышает высоту вулкана Мауна-Кеа, являющегося самым высоким вулканом на Земле и возвышающегося на 10,2 км от основания. Диаметр Олимпа — около 540 км. Вулкан имеет крутые склоны по краям высотой до 7 км. Причины образования этих гигантских обрывов пока не нашли убедительного объяснения, хотя многие склоняются к версии подмыва склонов вулкана некогда существовавшим на Марсе океаном.

Длина вулканической кальдеры Олимпа — 85 км, ширина — 60 км. Глубина кальдеры достигает 3 км благодаря наличию шести перекрывающихся вулканических кратеров. Для сравнения — у крупнейшего на Земле вулкана Мауна Лоа на Гавайских островах диаметр кратера составляет 6,5 км.

Атмосферное давление на вершине Олимпа составляет лишь 2 % от давления, характерного для среднего уровня марсианской поверхности (для сравнения — давление на вершине Эвереста составляет 25 % от показателя на уровне моря). Учитывая, что на поверхности Марса давление составляет менее 0,01 атмосферы, разреженность среды на вершине Олимпа почти не отличается от космического вакуума

 

 

Гора Альба -максимальная высота Alba Mons над нулевым уровнем составляет 6,8 км., что по меркам Марса совсем немного. Особенностью Альбы является чрезвычайно пологие склонамы. Угол наклона флангов вулкана составляет, в среднем, 0,5°, что в десять раз ниже чем у других вулканов Фарсиды. Комплекс кальдер Альбы состоит из большого, около 170 км в ширину, кратера, расположенного на вершине вулканического купола. В южной его части находится несколько более молодых кальдер перекрывающих друг друга, что свидетельствует о неоднократных и мощных извержениях нескольких магматических очагов. Максимальная глубина комплекса составляет 1,2 км.

По возрасту Альба является одним из самых старых вулканов Фарсиды. Образовавшись около 3,6 млрд. лет назад Alba Mons был действующим всего 400 млн. лет, что по геологическим меркам очень немного. За это время вулкан выбросил колоссальный объем расплавленных пород (порядка 2,5 млн км3!), истекавших мощным потоком, при этом они отличались чрезвычайно высокой температурой и текучестью, что обуславливает беспрецедентно огромные лавовые потоки, простирающиеся на тысячи километров от центрального кратера. Большая часть вулкана покрыта толстым, не менее двух метров, слоем пыли

Плато Солнца (Solis Planum) - древняя вулканическая равнина на Марсе, лежащая к югу от долины Маринер. При визуальном наблюдении внутри этой области видно изменяющееся темное пятно (”озеро”), благодаря чему вся структура получила популярное название “Марсианский глаз”.

Равнина Амазония (Amazonis Planitia) - размер этого кратера в поперечнике у подножия составляет около 100 км, а высота его достигает более 3,5 км. Слабоокрашенная равнина в северной экваториальной области Марса. Довольно молода, породы имеют возраст 10-100 млн. лет. Часть этих пород представляют собой застывшую вулканическую лаву. Как таковых вулканов в виде гор с кратерами в центре здесь нет, а лава изливалась из трещин марсианской коры. Особенно интересно то, что были найдены следы обширных разливов лавы, которые происходили неоднократно, и лава текла по той же системе протоков, что и вода (или лед). На основании исследований этих многослойных структур, образовавшихся в результате повторяющихся извержений, можно сделать вывод о том, что, вполне возможно, вулканические процессы идут на Марсе и сейчас, и относительно скоро (через несколько десятков миллионов лет) по поверхности Марса может снова потечь лава.

Земля Аравия - после измерений, проведённых “Mars Global Surveyor”, стало известно, что она находится километром ниже окрестных плоскогорий. Учёные полагают, что это свидетельствует о том, что регион подвергался эрозии. Эрозия могла быть вызвана разными причинами: вулканической деятельностью, ледниками, ветром. Однако, по мнению учёных, огромные размеры области, подвергшейся её воздействию, свидетельствуют, что эрозия на Земле Аравия была вызвана текущей водой. Подтверждение этому, возможно, будет получено через три года. Весьма вероятно, что именно Земля Аравия станет одной из точек, в которой в 2004 году совершит посадку аппарат “Mars Rover”.

Кратер Галле расположен в Южном полушарии Марса, и в момент съемки в этом полушарии царила зима. Как показывают результаты исследований, сероватая поверхность Марса зимой покрывается налетом замерзшей двуокиси углерода. Характер отложений "сухого льда"(«Сухой лёд» — твёрдая двуокись углерода (CO2), при обычных условиях (атмосферном давлении и комнатной температуре) переходящая в парообразное состояние, минуя жидкую фазу.) привел к тому, что на полученных с орбиты снимках было явственно видно, что человечек приоткрыл рот.

На поверхности Марса обнаружены каналы и долины рек, многие из которых были разлиты по низменным равнинам. Ученые предполагают, что марсианский климат был достаточно теплым, раз вода существовала в жидком виде., многие из которых были разлиты по низменным равнинам. Ученые предполагают, что марсианский климат был достаточно теплым, раз вода существовала в жидком виде.

 

Полярные месторождения.

Наиболее интересной особенностью Марса являются толстые накопления мелко слоистых отложений, расположенных в обоих полюсах Марса. Ученые считают, что слои состоят из смеси водяного льда и пыли. Атмосфера Марса, вероятно хранила эти слои в течении длительного периода. Они могут служить доказательством сезонной активности погоды и долгосрочным изменением климата. Шапки льда обоих полушарий Марса остаются замороженными в течении всего года.

Полярная шапка — область на поверхности планеты, отличающаяся наличием низкой температуры, обусловленной малым количеством солнечной энергии, и покрытая льдом определённого химического состава.)

Полярные шапки - белые пятна на глобусе Марса и в буквальном, и в переносном смысле слова, это очень заметные детали даже с Земли, меняющие свои очертания в зависимости от времен года на Марсе - то разрастающиеся, то почти исчезающие. Когда на одном полушарии планеты на смену осени приходит зима, соответствующая шапка начинает расти, на другом полушарии в это время лето и там протекает обратный процесс. При этом в южном полушарии зимой холоднее, но зато летом теплее, чем в северном. С приходом весны полярная шапка начинает уменьшаться и к концу марсианского июля она почти исчезает на южном полюсе, северная же шапка намного больше. Такая картина повторяется из года в год.

В середине зимы полярные шапки занимают поверхность до 50° по широте. Нетающие, остаточные части шапок сформированы из мощных слоистых отложений. На снимках cделанных издалека они выглядят как вихреобразные образования, которые на более детальных снимках превращаются в систему уступов, террас и депрессий. Отложения, слагающие остаточные полярные шапки планеты, представляют собой слои льда, смешанного с тонкозернистым и лессоподобным материалом. Судя по температурному режиму полярных областей, в формировании остаточных ("вечных") полярных шапок главную роль играет лед Н2O.

Инфракрасное картирование поверхности Марса показало, что в летний период температура северной полярной шапки не опускается ниже -70 °С. Это исключает возможность устойчивого существования (в этот период года) на шапках льда CO2. Северная остаточная шапка Марса в настоящее время гораздо крупнее (около 1000 км в поперечнике) своего южного аналога (около 300 км), поскольку южное полушарие в летний период находится в перигелии, т. е. заметно ближе к Солнцу.

Также, этому могло способствовать более низкое положение поверхности северного полушария. Здесь расположены обширные низменности, в которых в течение миллионов лет могли накапливаться мощные толщи тонкозернистого материала, сносимого с материковых возвышенностей южного полушария.. Такие осадочные отложения в условиях сурового климата Марса и могли стать наиболее крупным потенциальным резервуаром для накопления льда.

Таким образом, предполагается, что полярные образования Марса представляют собой вместилище значительных запасов водяного льда. При этом полярные шапки Марса состоят из двух слоев. Нижний, основной слой, c толщиной оцениваемой в сотни метров, образован обычным водяным льдом, смешанным с пылью, который сохраняется и в летний период. Это постоянные шапки. Наблюдаемые сезонные изменения полярных шапок происходят за счет верхнего слоя толщиной менее 1 метра, состоящего из твердой углекислоты, так называемого "сухого льда". Покрываемая этим слоем площадь быстро растет в зимний период, достигая параллели 50 градусов, а иногда и переходя этот рубеж. Весной с повышением температуры этот слой испаряется и остается лишь постоянная шапка.

На Земле геологи используют слоистые породы для чтения геологической истории. Еще один вид такой "летописи" представляют собой льды Гренландии и Антарктиды. Слоистые скалы и слоистые полярные отложения на Марсе могут сохранить аналогичную запись геологической истории планеты.

Марсианские северная и южная полярные шапки на больших площадях покрыты слоистыми отложениями. Cо времени открытия в начале 1970-х на эти полярные отложения ссылались как на свидетельство того, что марсианский климат циклически менялся. Предполагается, что детальное исследование полярных слоев выявило бы климатическую историю Марса так же, как колонки антарктического льда помогают выявить историю земного климата.

Большое количество слоев отложений - важный факт, дающий надежду, что будущие исследования полярных отложений посадочными аппаратами и возможно человеком в конце концов прояснят историю марсианского климата, записанную в них.

Приблизительные оценки дают скорость отложений порядка 0.1 миллиметра в год. Значит 10-метровый слой накапливается за 100 000 лет - это совпадает с оценками цикличности марсианского климата, связанных с прецессией оси вращения планеты. Весна на Марсе - время пылевых бурь ( снимок внизу ) . Они возникают, когда испаряется замерзшая углекислота зимних полярных шапок, которые простираются до средних широт. Несколько факторов, складываясь, приводят к пылевым бурям: - атмосферное давление увеличивается с сублимацией замерзшего СО2, в более плотной атмосфере легче поднимается и дольше держится пыль. - устанавливается высокий температурный контраст между покрытой углекислотной изморозью и рядом лежащей оттаявшей поверхностями. Это вызывает ветры, дующие с краев полярной шапки - аналогично возникают ветры с высоких центральных областей шапок к более темным низким и теплым окраинным областям.

 

 

Климат и атмосфера марса.

Атмосфера. Атмосфера Марса разряжена, содержание кислорода в атмосфере составляет всего 0,13%, тогда как в атмосфере Земли - 21%. Содержания углекислого газа - 95,3%. К другим газам, содержащимся в атмосфере, относятся азот - 2,7%; аргон - 1,6%; окись углерода - 0,07% и вода- 0,03%.

Атмосферное давление. Атмосферное давление на поверхности планеты составляет всего лишь 0,7 кПаскаль это 0,7% от атмосферного давления на поверхности Земли. При изменении сезонов атмосферное давление колеблется.

Температура Марса. На больших высотах в районе 65-125 км от поверхности планеты температура атмосферы составляет -130 градусов по Цельсию. Ближе к поверхности средняя дневная температура Марса колеблется от -30 до -40 градусов. Прямо у поверхности температура атмосферы может сильно изменяться в течении дня. Даже в районе экватора поздно ночью она может достигать -100 градусов.

Температура атмосферы может повышаться, когда на планете бушуют пылевые бури. Пыль поглощает солнечный свет, а затем передает большую часть тепла газам атмосферы.

Облака. Облака на Марсе образуются только на больших высотах, в виде замороженных частиц углекислого газа. Рано утром особенно часто появляются иней и туман. Туман, иней и облака на Марсе очень похожи друг на друга

Ветер. На Марсе, как и на Земле, существует общая циркуляция атмосферы, выражающаяся в виде ветра, который характерен для всей планеты. Основной причиной возникновения ветров является солнечная энергия и неравномерность ее распределения на поверхности планеты. Средняя скорость поверхностных ветров составляет приблизительно 3 м/c. Учеными были зафиксированы порывы ветра до 25 м/c. Тем не менее порывы ветра на Марсе имеют гораздо меньше сил, чем такие же порывы на Земле – это связано с низкой плотностью атмосферы планеты.

Пылевые бури. Пылевая буря является наиболее впечатляющим погодным явлением на Марсе. Это закрученный ветер, который может за короткое время поднять пыль с поверхности, который выглядят как торнадо.

Образование больших пылевых бурь на Марсе происходит следующим образом: когда сильный ветер начинает поднимать пыль в атмосферу, эта пыль поглощает солнечный свет, тем самым согревая воздух вокруг себя. Как только поднимается теплый воздух возникает еще больший ветер, который поднимает еще больше пыли. В результате – буря становится еще сильнее.

При больших масштабах пылевые бури могут окутывать поверхность площадью более 320 км. При крупнейших бурях пылью может быть охвачена вся поверхность Марса. Штормы такого размера могут длиться в течении нескольких месяцев, скрывая из поля зрения всю планету. Такие штормы были зафиксированы в 1987 и в 2001 годах. Пылевые бури чаще происходят при максимальном приближении Марса к Солнцу, так как в такие моменты солнечная энергия больше нагревает атмосферу планеты.

Спутники

Фобос обращается на среднем расстоянии 2,77 радиуса Марса от центра планеты (9400 км), что в 40 раз меньше, чем расстояние от Земли до Луны (356000 км), перицентр составляет 9235,6 км, апоцентр — 9518,8 км. Он делает один оборот за 7 ч 39 мин 14 с, что примерно в три раза быстрее вращения Марса вокруг собственной оси. В результате на марсианском небе Фобос восходит на западе и заходит на востоке.

Размеры Фобоса составляют 27 × 22 × 18 км.

Вследствие крайне малой массы атмосфера у Фобоса отсутствует. Чрезвычайно низкая средняя плотность Фобоса — около 1,86 г/см³, указывает на пористую структуру спутника с пустотами, составляющими 25—45 % объёма .

Период вращения Фобоса вокруг своей оси совпадает с периодом его обращения вокруг Марса, поэтому Фобос всегда повернут к планете одной и той же стороной. Его орбита находится внутри предела Роша, и спутник не разрывается только за счёт своей прочности. Такое расположение орбиты приводит к тому, что с Фобоса срываются камни, часто оставляющие заметные борозды на поверхности спутника. Приливное воздействие Марса постепенно замедляет движение Фобоса и в будущем приведёт к его падению на Марс. Согласно расчетам такое событие произойдет через 11 миллионов лет, хотя другие расчеты указывают на то, что Фобос разрушится на многие куски уже через 7,6 миллиона лет. Каждые 100 лет Фобос приближается к Марсу на 9 см. Наиболее заметным образованием на Фобосе является кратер Стикни диаметром 9 км. Кратер образовался в результате столкновения Фобоса с небольшим астероидом возможно миллион лет назад, и это столкновение почти разрушило спутник. Также на Фобосе была обнаружена система загадочных параллельных борозд возле этого кратера. Они прослеживаются на расстояниях до 30 км в длину и имеют ширину 100—200 метров при глубине 10—20 метров.

Из-за близости Марса сила тяготения на различных сторонах спутника различна. Причем на марсианской стороне она практически отсутствует в силу близости Фобоса к пределу Роша

Диаметр Деймоса порядка 13 км, обращается он на среднем расстоянии 6,96 радиуса планеты (примерно 23 500 км), с периодом обращения в 30 ч 17 мин 55 с. Он имеет почти круговую орбиту, вследствие чего пери- и апоцентр различаются всего на 10 км (± 5 км от большой полуоси).

У Деймоса, как и Луны, угловая скорость движения по орбите равна угловой скорости собственного вращения, поэтому он всегда повернут к Марсу одной и той же стороной. Деймос состоит из каменистых пород, на поверхности спутников имеется значительный слой реголита( лунный грунт). Поверхность Деймоса выглядит гораздо более гладкой, чем у Фобоса за счёт того, что большинство кратеров покрыто тонкозернистым веществом. Очевидно, вещество, выброшенное при ударах метеоритов, долгое время оставалось на орбите вокруг спутника, постепенно осаждаясь и скрывая неровности рельефа.

Продолжительность жизни планеты

Ноачийская эра, Гесперийская и Амазонийская эра.

Ноачийская эра. Ноачийская эра названа так по имени огромной горной области в южном полушарии планеты. В этот период огромное количество объектов, начиная с маленьких метеоритов и заканчивая большими астероидами, сталкивались с Марсом, оставляя за собой множество кратеров различных размеров.
Ноачийский период так же характеризовался большой вулканической активностью. Кроме того, во время этого периода, возможно, были образованы долины рек, которые оставили отпечаток на поверхности планеты. Существование этих долин позволяет предположить, что в ноачийскую эру климат на планете был теплее, чем сейчас.

Гесперийская эра. Гесперийская эра названа так по имени равнины, расположенной в низменных широтах южного полушария. Во время этого периода интенсивное поражение планеты метеоритами и астероидами постепенно утихло. Однако, вулканическая активность все еще продолжалась. Извержения вулканов покрыли большую часть кратеров.

Амазонийская эра. Эра названа так по имени равнины, расположенной в северном полушарии планеты. В это время столкновение с метеоритами наблюдается в меньшей степени. Вулканическая активность также характерна, причем извержения крупнейших вулканов происходили именно в этот период. Так же в этот период образовались новые геологические материалы, в том числе слоистые отложения льда.

 

 

Есть ли жизнь на марсе?

Исследователи предполагают: если когда-то на Марсе была жизнь, значит живые организмы могут существовать и сегодня. В доказательство они приводят следующие доводы: основные необходимые для жизни химические элементы, вероятно, присутствовали на планете на протяжении всей ее истории. Источником энергии могло служить солнце, а также внутренняя энергия самой планеты. Вода в жидком виде тоже могла существовать, раз на поверхности Марса обнаружены каналы, рвы и огромное количество льда, высотой более 1 м. Следовательно, вода и сейчас может существовать в жидком виде под поверхностью планеты. А это доказывает возможность существования жизни на планете.

В 1996 году, ученые во главе с Дэвидом С.Маккейном сообщили, что нашли доказательства существования микроскопической жизни на Марсе. Их доказательства подтверждались метеоритом, который упал на Землю с Марса. Доказательства это группы ученных включали в себя сложные органические молекулы, зерна минерала магнетита, которые могут образовываться в рамках некоторых видов бактерий, и крошечные соединения, которые напоминают окаменелые микробы. Однако выводы ученых весьма противоречивы. Но до сих пор нет общих научных соглашений о том, что на Марсе никогда не было жизни

Основной причиной невозможности полета на Марс является облучение космонавтов. Космическое пространство заполнено протонами от солнечных вспышек, гамма-лучами, исходящих от новообразованных черных дыр, и космическими лучами, образованных от взрывающихся звезд. Все эти излучения могут нанести огромный ущерб организму человека. Ученые подсчитали, что вероятность образования рака у человека после полета на Марс возрастет на 20%. Тогда как у здорового человека, который не выходил в космос, вероятность образования рака равна 20%. Получается , что слетав на Марс вероятность, что человек умрет от рака равна 40%.

14 апреля 2014 года Марса подойдёт к Земле очень близко. В этот день расстояние между Землёй и красной планетой составит 92 млн км — минимальное расстояние между двумя планетами за последние шесть с лишним лет (с декабря 2007 года). Раз в два года Марс достигает точки орбиты, которую называют «противостояние». В этот момент красная планета располагается на небе прямо напротив Солнца, т.е, с точки зрения земного наблюдателя, Марс противостоит Солнцу. В апреле 2014 года Марс будет двигаться по небосводу после заката с востока на запад, а в полночь окажется в зените.

 



©2015- 2019 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.