Измерения планеты Марс

Реферат на тему:

Измерения планеты Марс

Содержание:

          Введение 

          Основная часть:

1. Общие сведения
2. Исследования Марса

Заключение

Список литературы

Введение

Вряд  ли  какая-нибудь  планета  вызвала  у  людей  столько  споров   и

дискуссий, как Марс. Спорили не только учёные, но  и  люди  самых  различных

профессий, занятий, возрастов.

    Совершенствовались  методы исследований, сменяли  друг  друга  астрономы

разных поколений, изменялся и сам характер  дискуссий.  В  десятых-двадцатых

годах нашего века спорили главным образом о каналах  Марса,  о  наличии  там

разумных  обитателей  (марсиан).  В  пятидесятых  годах  много   спорили   о

существовании на Марсе растительности и вообще органической жизни.

    Какой  планете  посвящено  наибольшее  число  фантастических   романов,

повестей, рассказов? Конечно, Марсу. Фантазия писателей подогревала  интерес

широкой  публики  к  природе  загадочной  планеты.  Астрономов   забрасывали

вопросами.

    А они, исследователи  Вселенной,  проводили  ночи  напролёт  наедине  с

красной планетой. Сначала  вписываясь  в  неё  глазами,  усиленными  оптикой

телескопов, затем,  снимая  её  на  чувствительные  фотопластинки,  стремясь

запечатлеть  вид  планеты  и  её  спектр,  наконец,  поглядывая   на   перья

самописцев, следя за сменой цифр  на  табло  электронных  регистраторов,  за

работой приборов, принимающих изображения планеты от космических аппаратов.

      Марс – четвертая  планета  Солнечной системы.  Сияющий  кроваво-красный

диск, увиденный в телескоп,  наверняка  ужаснул  астронома,  открывшего  эту

планету.  Поэтому  ее  так  и  назвали.  И  у   спутников   Марса   названия

соответствующие – Фобос и Деймос («Страх» и «Ужас»).

      Ни одна из планет Солнечной  системы не притягивает столько  внимания  и

не  остается  столь  загадочной.  «Тихая»  по  своим  данным  планета  более

«агрессивна» к вторжению извне, чем  Венера  –  планета  с  самыми  жесткими

условиями (среди планет данной группы).

      Многие называют Марс «колыбелью  великой древней цивилизации», другие  –

просто еще одной «мертвой» планетой Солнечной  системы.  Так  какой  же  он,

Марс?

Общие сведения

Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая по размерам планета Солнечной системы. Масса Марса составляет 10,7 % массы Земли (6,423·1023 кг против 5,9736·1024 кг для Земли), объём — 0,15 объёма Земли, а средний линейный диаметр — 0,53 диаметра Земли (6800 км). Названа в честь Марса —древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу.  Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа.

Марс — планета земной группы с разреженной атмосферой (давление у поверхности в 160 раз меньше земного).  Особенностями поверхностного рельефа Марса можно считать ударные кратеры наподобие лунных, а также вулканы, долины, пустыни и полярные ледниковые шапки наподобие земных. 

У Марса есть два естественных спутника — Фобос и Деймос (в переводе с древнегреческого — «страх» и «ужас», имена двух сыновей Ареса, сопровождавших его в бою), которые относительно малы (Фобос — 26,8×22,4×18,4 км, Деймос — 15×12,2×10,4 км) и имеют неправильную форму.

Рельеф Марса обладает многими уникальными чертами. Марсианский потухший вулкан гора Олимп — самая высокая известная гора на планетах Солнечной системы (самая высокая известная гора в Солнечной системе — на астероиде Веста), а долины Маринер — самый крупный известный каньон.

В дополнение к схожести поверхностного рельефа, Марс имеет период вращения и смену времён года аналогичные земным, но его климат значительно холоднее и суше земного.

Вплоть до полёта к Марсу автоматической межпланетной станции «Маринер-4» в 1965 году многие исследователи полагали, что на его поверхности есть вода в жидком состоянии. Это мнение было основано на наблюдениях за периодическими изменениями в светлых и тёмных участках, особенно в полярных широтах, которые были похожи на континенты и моря. Тёмные длинные линии на поверхности Марса интерпретировались некоторыми наблюдателями как ирригационные каналы для жидкой воды. Позднее было доказано, что большинство этих тёмных линий являются оптической иллюзией.

Из-за низкого давления вода может существовать в жидком состоянии только в пяти районах поверхности Марса. 31 июля 2008 года вода в состоянии льда была обнаружена на Марсе космическим аппаратом НАСА «Феникс».

Собранные геологические данные позволяют предположить, что большую часть поверхности Марса ранее покрывала вода. Наблюдения в течение последнего десятилетия позволили обнаружить в некоторых местах на поверхности Марса слабую гейзерную активность.Марс хорошо виден с Земли невооружённым глазом. Его видимая звёздная величина достигает −2,91m (при максимальном сближении с Землёй), уступая по яркости лишь Юпитеру (и то далеко не всегда во время великого противостояния) и Венере (но лишь утром или вечером). Противостояние Марса можно наблюдать каждые два года. Последний раз такое явление на Земле наблюдалось с 9 по 14 апреля 2014 года.

Минимальное расстояние от Марса до Земли составляет 55,76 млн. км (когда Земля находится точно между Солнцем и Марсом), максимальное — около 401 млн. км (когда Солнце находится точно между Землёй и Марсом).

Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 млн. км (1,52 а. e.), период обращения вокруг Солнца равен 687 земным суткам.  Наклонение орбиты Марса равно 1,85°.

По линейному размеру Марс почти вдвое меньше Земли — его экваториальный радиус равен3396,9 км (53,2 % земного). 

Масса планеты — 6,418·1023 кг (11 % массы Земли). Ускорение свободного падения на экваторе равно 3,711 м/с² (0,378 земного). Период вращения планеты — 24 часа 37 минут 22,7 секунд (относительно звёзд), длина средних солнечных суток (называемых солами) составляет 24 часа 39 минут 35,24409 секунды, всего на 2,7 % длиннее земных суток. Марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток.

Температура на планете колеблется от −153 °C на полюсе зимой и до более +20 °C на экваторе в полдень. Средняя температура составляет −50 °C.

Атмосфера Марса, состоящая в основном из углекислого газа, очень разрежена. Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного — 6,1 мбар на среднем уровне поверхности. Из-за большого перепада высот на Марсе давление у поверхности сильно изменяется. Примерная толщина атмосферы — 110 км.

По данным НАСА (2004), атмосфера Марса состоит на 95,32 % из углекислого газа; также в ней содержится 2,7 % азота, 1,6 % аргона, 0,13 % кислорода и др.

Весеннее таяние полярных шапок приводит к резкому повышению давления атмосферы и перемещению больших масс газа в противоположное полушарие. Скорость дующих при этом ветров составляет 10—40 м/с, иногда до 100 м/с. Ветер поднимает с поверхности большое количество пыли, что приводит к пылевым бурям. Сильные пылевые бури практически полностью скрывают поверхность планеты. Пылевые бури оказывают заметное воздействие на распределение температуры в атмосфере Марса.

Внешний вид Марса сильно изменяется в зависимости от времени года. Прежде всего, бросаются в глаза изменения полярных шапок. Они разрастаются и уменьшаются, создавая сезонные явления в атмосфере и на поверхности Марса. По мере того, как весной полярная шапка в одном из полушарий отступает, детали поверхности планеты начинают темнеть. В 1784 году астроном У. Гершель обратил внимание на сезонные изменения размера полярных шапок, по аналогии с таянием и намерзанием льдов в земных полярных областях. В 1860-е годы французский астроном Э. Лиэ наблюдал волну потемнения вокруг тающей весенней полярной шапки, что тогда было истолковано гипотезой о растекании талых вод и росте растительности. Спектрометрические измерения, которые были проведены в начале XX века в обсерватории Ловелла во Флагстаффе В. Слайфером, однако, не показали наличия линии хлорофилла — зелёного пигмента земных растений.

Элементный состав поверхностного слоя марсианской почвы, определённый по данным посадочных аппаратов, неодинаков в разных местах. Основная составляющая почвы — кремнезём (20—25 %), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия.

Согласно данным зонда НАСА «Феникс» (посадка на Марс 25 мая 2008 года), соотношение pH и некоторые другие параметры марсианских почв близки к земным, и на них теоретически можно было бы выращивать растения.

Современные модели внутреннего строения Марса предполагают, что Марс состоит из коры со средней толщиной 50 км (максимальная оценка — не более 125 км), силикатной мантии и ядра радиусом 1480 км-1800 км.

Исследования Марса

Исследования Марса классическими методами астрономии

Первые наблюдения Марса проводились до изобретения телескопа. Это были позиционные наблюдения с целью определения положений планеты по отношению к звёздам. Существование Марса как блуждающего объекта в ночном небе было письменно засвидетельствовано древнеегипетскими астрономами в 1534 году до н. э. Ими же было установлено ретроградное (попятное) движение планеты и рассчитана траектория движение вместе с точкой, где планета меняет свое движение относительно Земли с прямого на попятное.

В вавилонской планетарной теории были впервые получены временные измерения планетарного движения Марса и уточнено положение планеты на ночном небе. Пользуясь данными египтян и вавилонян, древнегреческие (эллинистические) философы и астрономы разработали подробную геоцентрическую модель для объяснения движения планет. Спустя несколько веков индийскими и исламскими астрономами был оценен размер Марса и расстояние до него от Земли. В XVI веке Николай Коперник предложил гелиоцентрическую модель для описания Солнечной системы с круговыми планетарными орбитами. Его результаты были пересмотрены Иоганном Кеплером, который ввёл более точную эллиптическую орбиту Марса, совпадающую с наблюдаемой.

Голландский астроном Христиан Гюйгенс первым составил карту поверхности Марса, отражающую множество деталей местности. 28 ноября 1659 года он сделал несколько рисунков Марса, на которых были отображены различные темные области, позже сопоставленные с плато Большой Сирт.

Предположительно, первые наблюдения, установившие существование у Марса ледяной шапки на южном полюсе, были сделаны итальянским астрономом Джованни Доменико Кассини в 1666 году. В том же году он использовал при наблюдениях Марса маркировку поверхности и определил период вращения, равный 24 ч. 40 м. (это отличается от правильного значения менее чем на 3 минуты). В 1672 году Христиан Гюйгенс заметил нечёткую белую шапочку и на северном полюсе.

В 1888 году Джованни Скиапарелли, дал первые имена отдельным деталям поверхности: моря Афродиты, Эритрейское, Адриатическое, Киммерийское; озёра Солнца, Лунное и Феникс.

Расцвет телескопических наблюдений Марса пришёлся на конец XIX — середину XX века. Во многом он обусловлен общественным интересом и известными научными спорами вокруг наблюдавшихся марсианских каналов. Среди астрономов докосмической эры, проводивших телескопические наблюдения Марса в этот период, наиболее известны Скиапарелли, Персиваль Ловелл, Слайфер, Антониади, Барнард, Жарри-Делож, Л. Эдди,Тихов, Вокулёр. Именно ими были заложены основы ареографии и составлены первые подробные карты поверхности Марса — хотя они и оказались практически полностью неверными после полётов к Марсу автоматических зондов.

Изучение с помощью орбитальных телескопов

Для систематического исследования Марса были использованы возможности космического телескопа«Хаббл» (КТХ или HST - Hubble Space Telescope), при этом были получены фотографии Марса с самым высоким разрешением из когда-либо сделанных на Земле. КТХ может создать изображения полушарий, что позволяет промоделировать погодные системы. Наземные телескопы, оснащенные ПЗС, могут сделать фотоизображения Марса высокой чёткости, что позволяет в противостоянии регулярно проводить мониторинг планетной погоды.

Рентгеновское излучение с Марса, впервые обнаруженное астрономами в 2001 году с помощью космической рентгеновской обсерватории «Чандра», состоит из двух компонентов. Первая составляющая связана с рассеиванием в верхней атмосфере Марса рентгеновских лучей Солнца, в то время как вторая происходит от взаимодействия между ионами с обменом зарядами.

Исследование Марса космическими аппаратами

С 1960-х годов к Марсу для подробного изучения планеты с орбиты и фотографирования поверхности были направлены несколько автоматических межпланетных станций (АМС). Кроме того, продолжалось дистанционное зондирование Марса с Земли в большей части электромагнитного спектра с помощью наземных и орбитальных телескопов, например в инфракрасном для определения состава поверхности, в ультрафиолетовом и субмиллиметровом диапазонах — для исследования состава атмосферы, в радиодиапазоне — для измерения скорости ветра.

Советская программа

Советские исследования Марса включали в себя программу «Марс», в рамках которой с 1962 по 1973 год были запущены автоматические межпланетные станции четырёх поколений для исследования планеты Марс и околопланетного пространства. Первые АМС («Марс-1», «Зонд-2») исследовали также и межпланетное пространство.

Космические аппараты четвёртого поколения (серия М-71 — «Марс-2», «Марс-3», запущены в 1971 году) состояли из орбитальной станции — искусственного спутника Марса и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией, комплектовавшейся марсоходом «ПрОП-М». Космические аппараты серии М-73С «Марс-4» и «Марс-5» должны были выйти на орбиту вокруг Марса и обеспечивать связь с автоматическими марсианскими станциями, которые несли АМС серии М-73П «Марс-6» и «Марс-7»; эти четыре АМС были запущены в 1973 году.

Орбитальные станции программы «Марс» в массе своей выполнили полностью либо частично основные поставленные перед ними технические и научные программы. Из-за неудач спускаемых аппаратов главная техническая задача всей программы «Марс» — продолжительная работа на поверхности Марса автоматической марсианской станции — не была решена. Тем не менее, многие научные задачи, такие как получение фотографий поверхности Марса и различные измерения атмосферы, магнитосферы, состава почвы являлись передовыми для своего времени. В рамках программы была осуществлена первая мягкая посадка спускаемого аппарата на поверхность Марса («Марс-3», 2 декабря 1971 года) и первая попытка передачи изображения с поверхности.

СССР осуществил также программу «Фобос» — две автоматические межпланетные станции, предназначенные для исследования Марса и его спутника Фобоса.

Первая АМС «Фобос-1» была запущена 7 июля, а вторая, «Фобос-2» — 12 июля 1988 года. Основная задача — доставка на поверхность Фобоса спускаемых аппаратов (ПрОП-Ф и ДАС) для изучения спутника Марса — осталась невыполненной. Однако, несмотря на потерю связи с обоими КА, исследования Марса, Фобоса и околомарсианского пространства, выполненные в течение 57 дней на этапе орбитального движения «Фобоса-2» вокруг Марса, позволили получить новые научные результаты о тепловых характеристиках Фобоса, плазменном окружении Марса, взаимодействии его с солнечным ветром.

Американская программа

В 1964 году в США был осуществлён первый удачный запуск к Марсу в рамках программы «Маринер». «Маринер-4» осуществил первое исследование с пролётной траектории и сделал первые снимки поверхности. «Маринер-6» и «Маринер-7», запущенные в 1969 году, произвели первое исследование состава атмосферы с применением спектроскопических методик и определение температуры поверхности по измерениям инфракрасного излучения. В 1971 году «Маринер-9» стал первым искусственным спутником Марса и осуществил первое картографирование поверхности.

Следующая программа США — «Викинг» — включала запуск двух идентичных космических аппаратов — «Викинг-1» и «Викинг-2», которые должны были провести исследования с околомарсианской орбиты и на поверхности Марса, в частности, поиск жизни в пробах грунта. Каждый «Викинг» состоял из орбитальной станции — искусственного спутника Марса — и спускаемого аппарата с автоматической марсианской станцией. Автоматические марсианские станции «Викингов» — первые космические аппараты, успешно работавшие на поверхности Марса. Это одна из наиболее информативных и успешных марсианских программ, хотя ей и не удалось обнаружить жизнь. Оба аппарата были запущены в1975 году с мыса Канаверал, штат Флорида. Перед полётом спускаемые аппараты были тщательно стерилизованы для предотвращения заражения Марса земными формами жизни. Время полёта заняло немногим меньше года, и к Марсу они прибыли в 1976 году. Продолжительность работы АМС «Викинг» планировалась в 90 дней после мягкой посадки, но каждый аппарат проработал значительно дольше этого срока.

Заключение

Объем информации о Марсе быстро возрастает, однако многие открытия, как это часто бывает, приводят к появлению новых требующих своего разрешения вопросов. Некоторые из них уже находятся на стадии решения, но многие другие, в том числе наиболее волнующие, еще очень далеки от этого.

По мнению ведущих советских и зарубежных ученых, среди очередных задач в предстоящих исследованиях Марса одной из наиболее актуальных является проведение исследований глубинной структуры тела планеты.

Важной задачей в области космических исследований Марса является доставка образцов грунта с этой планеты, однако в настоящее время стало преобладать мнение, что такая задача является наиболее важной. В связи с этим первостепенное значение приобретает проблема планетного карантина, то есть разработка мер надежно исключающих возможность распространения на Земле марсианских форм жизни (если она там есть), так же как и возможность попадания на Марс земных микроорганизмов.

Исследования Марса являются источником информации крайне важной для разработки ряда сложных проблем, связанных с происхождением Земли и с эволюцией ее недр, атмосферы и океана. Сведения по этим вопросам имеют практическое значение. Вот почему и в нашей стране, и за рубежом большие коллективы специалистов создают межпланетные ракеты с исследовательской аппаратурой, полагая, что дальнейший рост наших знаний о соседних планетах (в том числе и о Марсе) поможет проникнуть в тайны природы, окружающей нас на Земле. 

Список литературы

• Бурба Г. А. Номенклатура деталей рельефа Марса. — М.: Наука, 1981. — 85 с. — 1000 экз.

• Владимир Сурдин. Марс: Великое противостояние. — М.: Физматлит, 2004. — 240 с. 

• И. А. Комаров, В. С. Исаев. Криология Марса и других планет солнечной системы. — М.: Научный мир, 2010. — 296 с. — 500 экз. 

•  Маров М. Я. Планеты Солнечной системы. — 2-е изд. — М.: Наука, 1986. — 320 с.

• Гребеников Е. А., Рябов Ю. А. Поиски и открытия планет. — М.: Наука, 1975. — 216 с. — (Главная редакция физико-математической литературы). —65 000 экз.

• Солнечная система / Ред.-сост. В. Г. Сурдин. — М.: Физматлит, 2008. — 400 с.

• Бронштэн В. А. Планета Марс. — М.: Наука, 1977.