Астрономия на Марсе - Astronomy on Mars

Мозаика из двух разных Mars Global Surveyor Марсианская орбитальная камера (MOC), снимки Земли, Луны и Юпитера с 2003 года.

Небо на Марсе стало фиолетовым из-за облаков водяного льда

Крупный план неба на Марсе на закате, показывающий больше цветовых вариаций, как показано на Марс-следопыт

Во многих случаях астрономические явления вид с планеты Марс такие же или похожие на те, что видны из земной шар но иногда (например, если рассматривать Землю как вечернюю / утреннюю звезду) они могут быть совсем другими. Например, потому что атмосфера Марса не содержит озоновый слой, также можно сделать УФ наблюдения с поверхности Марса.

Сезоны

Марс имеет осевой наклон 25,19 °, что довольно близко к значению 23,44 ° для земной шар Таким образом, на Марсе, как и на Земле, бывают сезоны весна, лето, осень и зима. Как и на Земле, в южном и северном полушариях лето и зима противоположны.

Однако орбита Марса значительно больше эксцентриситет чем у Земли. Поэтому сезоны имеют неравную продолжительность, гораздо больше, чем на Земле:

На практике это означает, что лето и зима имеют разную продолжительность и интенсивность в северных и южных регионах. полушария. Зимы на севере теплые и короткие (потому что Марс быстро движется вблизи своего перигелий ), а зимы на юге длинные и холодные (Марс медленно движется к афелий ). Точно так же лето на севере длинное и прохладное, а лето на юге короткое и жаркое. Таким образом, в южном полушарии экстремальные температуры значительно шире, чем в северном.

Небо Марса в полдень, как показано Марс-следопыт (Июнь 1999 г.).

Небо Марса на закате, как показано Марс-следопыт (Июнь 1999 г.).

Небо Марса на закате, как показано на Дух ровер (Май 2005 г.).

Марс небо в закат солнца, как изображено Любопытство ровер (Февраль 2013; Солнце смоделировано художником).

В сезонное отставание на Марсе не больше пары дней,^[1] из-за отсутствия больших водоемов и подобных факторов, которые обеспечили бы буферный эффект. Таким образом, для температур на Марсе «весна» является приблизительно зеркальным отображением «лета», а «осень» - примерно зеркальным отображением «зимы» (если учесть солнцестояния и равноденствия быть началом их соответствующих сезонов), и если бы Марс имел круговую орбиту, максимальная и минимальная температуры были бы через пару дней после лета и зимы. солнцестояния а не примерно через месяц после того, как на Земле. Единственная разница между весенними и летними температурами связана с относительно высоким эксцентриситетом орбиты Марса: северной весной Марс находится дальше от Солнца, чем в течение северного лета, и поэтому по совпадению весна немного холоднее лета, а осень немного теплее, чем летом. зима. Однако в южном полушарии все наоборот.

Температурные колебания между весной и летом намного меньше, чем очень резкие колебания, которые происходят в пределах одного марсианского солнца (солнечный день). Ежедневно пик температуры приходится на местный солнечный полдень и достигает минимума в местную полночь. Это похоже на эффект в пустынях Земли, только гораздо более выраженный.

Наклон оси и эксцентриситет Земли (или Марса) ни в коем случае не фиксированы, а, скорее, изменяются из-за гравитационные возмущения с других планет в Солнечная система в масштабе времени в десятки тысяч или сотни тысяч лет. Таким образом, например, эксцентриситет Земли около 1% регулярно колеблется и может увеличиваться до 6%, и в какой-то момент в отдаленном будущем Земле также придется иметь дело с календарными последствиями сезонов сильно различающейся продолжительности и серьезными климатическими нарушениями. которые идут вместе с ним.

Помимо эксцентриситета, Земля осевой наклон также может изменяться от 21,5 ° до 24,5 °, а продолжительность этого «цикла наклона» составляет 41 000 лет. Считается, что эти и другие подобные циклические изменения ответственны за ледниковые периоды (видеть Циклы Миланковича ). Напротив, цикл наклона для Марса намного более экстремален: от 15 ° до 35 ° в течение 124000-летнего цикла. Некоторые недавние исследования даже предполагают, что за десятки миллионов лет колебание может достигать от 0 ° до 60 °.^[2] Большая Луна, очевидно, играет важную роль в поддержании наклона оси Земли в разумных пределах; Марс не имеет такого стабилизирующего влияния, и его осевой наклон может меняться более хаотично.

Цвет неба

Обычный оттенок неба днем ​​- розовато-красный; однако в непосредственной близости от заходящего или восходящего солнца он синий. Это полная противоположность ситуации на Земле. Однако днем ​​небо желто-коричневого «ириски».^[3] На Марсе, Рэлеевское рассеяние обычно очень небольшой эффект. Считается, что цвет неба обусловлен наличием 1% по объему магнетит в частицах пыли. Сумерки длится долгое время после захода Солнца и до его восхода из-за всей пыли в атмосфере Марса. Иногда марсианское небо приобретает фиолетовый цвет из-за рассеяния света очень маленькими частицами водяного льда в облаках.^[4]

Создание точных цветных изображений поверхности Марса на удивление сложно.^[5] Цвет неба, воспроизведенный на опубликованных изображениях, сильно различается; Однако многие из этих изображений используют фильтры, чтобы максимизировать научную ценность, и не пытаются показать истинный цвет. Тем не менее в течение многих лет небо на Марсе считалось более розовым, чем сейчас.

Астрономические явления

Земля и Луна

земной шар и Луна с точки зрения Марс
(ТОиР; HiRISE; 20 ноября 2016 г.)^[6]

Если смотреть с Марса, Земля - ​​это внутренняя планета, такая как Венера («утренняя звезда» или «вечерняя звезда»). Земля и Луна кажутся звездами невооруженным глазом, но наблюдатели с телескопами увидят их как полумесяцы с некоторыми видимыми деталями.

Любопытствос первый взгляд на земной шар и Луна с поверхности Марс (31 января 2014 г.).^[7]

Наблюдатель на Марсе мог бы увидеть Луну, вращающуюся вокруг Земли, и это было бы легко видно для невооруженным глазом. Напротив, наблюдатели на Земле не могут видеть спутники других планет невооруженным глазом, и только вскоре после изобретения телескопа были обнаружены первые такие спутники (Юпитер с Галилеевы луны ).

Земля как утренняя звезда, изображенная MER Дух 7 марта 2004 г.

При максимальном угловом разделении Землю и Луну можно было бы легко отличить как двойную планету, но примерно через неделю они слились бы в единую световую точку (невооруженным глазом), а затем примерно через неделю после этого Луна достичь максимального углового разноса на противоположной стороне. Максимальное угловое разделение Земли и Луны значительно варьируется в зависимости от относительного расстояния между Землей и Марсом: оно составляет около 17 ′, когда Земля находится ближе всего к Марсу (около нижнее соединение ), но только около 3,5 футов, когда Земля наиболее удалена от Марса (около высшее соединение ). Для сравнения: видимый диаметр Луны с Земли составляет 31 дюйм.

Земля и Луна с Марса, изображение Mars Global Surveyor 8 мая 2003 г., 13:00 универсальное глобальное время. Южная Америка видна.

Минимальное угловое разделение будет меньше 1 ', и иногда Луна будет видна транзит перед Землей или пролетать позади нее (быть скрытым от нее). Первый случай соответствует лунному затмение Марса, если смотреть с Земли, и потому что Луна альбедо значительно меньше, чем у Земли, произойдет падение общей яркости, хотя оно будет слишком маленьким, чтобы быть заметным случайным невооруженным глазом, потому что размер Луны намного меньше, чем размер Земли, и она будет покрывать только небольшая часть диска Земли.

Mars Global Surveyor сфотографировал Землю и Луну 8 мая 2003 г. в 13:00 UTC, очень близко к максимальному угловому удлинение от солнце и на расстоянии 0,930 а.е. от Марса. В видимые величины были даны как −2,5 и +0,9.^[8] В разное время фактические величины будут значительно варьироваться в зависимости от расстояния и фаз Земли и Луны.

Изо дня в день вид Луны для наблюдателя на Марсе изменился бы совершенно иначе, чем для наблюдателя на Земле. В фаза Луны вид с Марса не сильно изменился бы день ото дня; он будет соответствовать фазе Земли и будет изменяться только постепенно, когда и Земля, и Луна движутся по своим орбитам вокруг Солнца. С другой стороны, наблюдатель на Марсе увидел бы вращение Луны с тем же периодом, что и ее орбитальный период, и увидел бы детали на дальней стороне, которые невозможно увидеть с Земли.

Поскольку Земля - ​​внутренняя планета, наблюдатели на Марсе могут иногда наблюдать транзиты Земли через солнце. Следующий будет в 2084 году. Также они могут просматривать транзиты Меркурия и прохождения Венеры.

Фобос и Деймос

Фобос затмения Солнце, изображение MER

Луна Фобос составляет примерно одну треть углового диаметра полного Луна появляется с Земли; с другой стороны, Деймос выглядит более или менее звездообразным, а диск едва различим, если вообще виден. Фобос движется по орбите так быстро (с периодом чуть менее одной трети золя), что он поднимается на западе и заходит на востоке, причем дважды за один сол; Деймос, с другой стороны, поднимается на востоке и заходит на западе, но движется по орбите всего на несколько часов медленнее, чем марсианский соль, поэтому за один раз он проводит около двух с половиной зол над горизонтом.

Максимальная яркость Фобоса в "полнолуние" составляет около -9 или -10 звездной величины, а для Деймоса - около -5.^[9] Для сравнения: полная Луна при наблюдении с Земли значительно ярче и имеет звездную величину -12,7. Фобос все еще достаточно яркий, чтобы отбрасывать тени; Деймос лишь немного ярче, чем Венера с Земли. Как и Луна на Земле, Фобос и Деймос значительно слабее в неполных фазах. В отличие от земной Луны фазы и угловой диаметр Фобоса заметно меняются от часа к часу; Деймос слишком мал, чтобы его фазы можно было увидеть невооруженным глазом.

И Фобос, и Деймос имеют экваториальные орбиты с низким наклонением и довольно близки к Марсу. В результате Фобос не виден с широт к северу от 70,4 ° северной широты или к югу от 70,4 ° южной широты; Деймос не виден с широт к северу от 82,7 ° северной широты или к югу от 82,7 ° южной широты. Наблюдатели на высоких широтах (менее 70,4 °) увидят для Фобоса заметно меньший угловой диаметр, поскольку они находятся дальше от него. Точно так же экваториальные наблюдатели Фобоса увидят заметно меньший угловой диаметр Фобоса, когда он поднимается и заходит, по сравнению с тем, когда он находится над головой.

Фобос и Деймос из Спирит ровер. Предоставлено NASA / JPL-Caltech.

Наблюдатели на Марсе могут видеть транзиты Фобоса и транзиты Деймоса через солнце. Транзиты Фобоса также можно назвать частичными. затмения Солнца от Фобоса, поскольку угловой диаметр Фобоса составляет до половины углового диаметра Солнца. Однако в случае Деймоса термин «транзит» уместен, поскольку он появляется как маленькая точка на диске Солнца.

Поскольку Фобос вращается по экваториальной орбите с низким наклонением, существует сезонное изменение широты положения Тень Фобоса проецируется на поверхность Марса, циклически перемещаясь с севера на юг и обратно. В любом фиксированном географическом местоположении на Марсе есть два интервала в марсианский год, когда тень проходит через его широту, и примерно полдюжины прохождений Фобоса можно наблюдать в этом географическом месте в течение нескольких недель в течение каждого такого интервала. Ситуация аналогична для Деймоса, за исключением того, что в течение такого интервала происходит только ноль или один транзит.

Легко видеть, что тень всегда падает на «зимнее полушарие», за исключением тех случаев, когда она пересекает экватор в весенний и осенний периоды. равноденствия. Таким образом, транзиты Фобоса и Деймоса происходят осенью и зимой на Марсе в северном и южном полушариях. Ближе к экватору они обычно случаются в период осеннего и весеннего равноденствий; дальше от экватора они, как правило, оказываются ближе к зимнее солнцестояние. В любом случае два интервала, когда могут происходить транзиты, происходят более или менее симметрично до и после зимнего солнцестояния (однако большой эксцентриситет орбиты Марса препятствует истинной симметрии).

Первый метеор, сфотографированный с Марса 7 марта 2004 г. MER Дух

Наблюдатели на Марсе также могут просматривать лунные затмения Фобоса и Деймоса. Фобос проводит около часа в тени Марса; для Деймоса это около двух часов. Удивительно, но несмотря на то, что его орбита находится почти в плоскости экватора Марса и несмотря на очень близкое расстояние от Марса, бывают случаи, когда Фобос ускользает от затмения.

У Фобоса и Деймоса есть синхронное вращение, что означает, что у них есть «обратная сторона», которую не видят наблюдатели на поверхности Марса. Феномен либрация происходит для Фобоса, как и для Земли Луна, несмотря на малый наклон и эксцентриситет орбиты Фобоса.^[10][11]Из-за эффекта либрации и параллакс из-за близкого расстояния до Фобоса, при наблюдении на высоких и низких широтах и ​​наблюдении за восходом и заходом Фобоса общее покрытие поверхности Фобоса, видимое в тот или иной момент из того или иного места на поверхности Марса, значительно выше чем 50%.

Большой Кратер Стикни виден по краю лица Фобоса. Его легко увидеть невооруженным глазом с поверхности Марса.

Кометы и метеоры

Прогнозируемый путь Комета сайдинг Spring прохождение Марс 19 октября 2014 г.

Поскольку у Марса есть атмосфера, которая относительно прозрачна в оптическом диапазоне длин волн (точно так же, как Земля, хотя и намного тоньше), метеоры время от времени можно будет увидеть. Метеоритные дожди на Земле происходят, когда Земля пересекает орбиту комета Точно так же на Марсе бывают метеорные дожди, хотя они и отличаются от земных.

Комета сайдинг Spring как видно Хаббл 11 марта 2014 г.

Первый метеор, сфотографированный на Марсе (7 марта 2004 г. Дух марсоход) теперь считается частью метеорного потока, родительским телом которого была комета 114P / Wiseman-Skiff. Потому что лучист был в созвездии Цефей этот метеоритный дождь можно было бы назвать марсианскими цефеидами.^[12]

Как и на Земле, когда метеор достаточно велик, чтобы действительно столкнуться с поверхностью (без полного сгорания в атмосфере), он становится метеорит. Первый известный метеорит, обнаруженный на Марсе (и третий известный метеорит, найденный не на Земле), был Тепловой щит Rock. Первый и второй были найдены на Луне Миссии Аполлона.^[13][14]

19 октября 2014 г. Комета сайдинг Spring прошел очень близко к Марс так близко, что кома возможно, охватил планету.^{[15][16][17][18][19][20]}

Комета сайдинг Spring Марс облет 19 октября 2014 г. (по замыслу художника)

POV: Вселенная

POV: Комета

POV: Марс

Близкое знакомство с Комета сайдинг Spring с планетой Марс
(составное изображение; Хаббл ST; 19 октября 2014 г.).

Полярные сияния

Полярные сияния происходят на Марсе, но они не происходят на полюсах, как на Земле, потому что Марс не имеет глобального магнитного поля. Скорее, они возникают около магнитных аномалий в Марсе. корка, которые являются остатками более ранних дней, когда на Марсе действительно было магнитное поле. Марсианские полярные сияния - это особый вид, которого больше нигде в Солнечной системе не наблюдается.^[21] Вероятно, они также будут невидимы для человеческого глаза, поскольку представляют собой в основном ультрафиолетовые явления.^[22]

Небесные полюса и эклиптика

Небесный северный полюс на Марсе

Небесный южный полюс на Марсе

Ориентация оси Марса такова, что его север небесный полюс в Лебедь в Р.А. 21^час 10^м 42^s Decl. + 52 ° 53.0 ′ (точнее, 317.67669 +52.88378), рядом со звездой 6-й величины BD +52 2880 (также известной как HR 8106, HD 201834 или SAO 33185), которая, в свою очередь, находится в R.A. 21^час 10^м 15.6^s Decl. + 53 ° 33 ′ 48 ″.

Две лучшие звезды в Северный Крест, Садр и Денеб, указывают на северный небесный полюс Марса.^[23] Полюс находится примерно на полпути между Денебом и Альфа Цефей, менее чем в 10 ° от первого, немного больше, чем видимое расстояние между Садром и Денебом. Из-за близости к полюсу Денеб никогда не заходит почти во всем северном полушарии Марса. За исключением районов, близких к экватору, Денеб постоянно вращается вокруг Северного полюса. Ориентация Денеба и Садра могла бы стать полезной часовой стрелкой для определения звездное время.

Северный небесный полюс Марса также находится всего в нескольких градусах от галактический самолет. Таким образом Млечный Путь, особенно богатая область Cygnus, всегда видна из северного полушария.

Южный небесный полюс, соответственно, находится в 9^час 10^м 42^s и −52 ° 53.0 ′, что в паре градусов от звезды с величиной 2,5 Каппа Велорум (который находится на 9^час 22^м 06.85^s −55 ° 00,6 ′), что, следовательно, можно считать южной полярной звездой. Звезда Канопус, вторая по яркости в небе, околополярная звезда для большинства южных широт.

В зодиак созвездия Марса эклиптика почти такие же, как у Земли - в конце концов, две плоскости эклиптики имеют взаимное наклонение только 1,85 ° - но на Марсе Солнце проводит 6 дней в созвездие Cetus, уходя и возвращаясь Рыбы при этом получается 14 зодиакальных созвездий. В равноденствия и солнцестояния тоже разные: для северного полушария весеннее равноденствие приходится на Змееносец (в сравнении с Рыбы на Земле), летнее солнцестояние находится на границе Водолей и Рыбы, осеннее равноденствие в Телец, а зимнее солнцестояние в Дева.

Как на Земле, прецессия заставит циклы солнцестояний и равноденствий проходить через зодиакальные созвездия на протяжении тысяч и десятков тысяч лет.

Долгосрочные вариации

Иллюстрация того, как мог выглядеть Марс во время Ледниковый период около 400000 лет назад, вызванное большим осевой наклон

Как и на Земле, эффект прецессия заставляет северный и южный небесные полюса двигаться по очень большому кругу, но на Марсе цикл составляет 175000 земных лет.^[24] а не 26000 лет, как на Земле.

Как и на Земле, существует вторая форма прецессии: точка перигелий на орбите Марса изменяется медленно, в результате чего аномальный год отличаться от звездный год. Однако на Марсе этот цикл составляет 83 600 лет, а не 112 000 лет, как на Земле.

И на Земле, и на Марсе эти две прецессии имеют противоположные направления и, следовательно, складываются, чтобы сделать цикл прецессии между тропические и аномалистические годы 21000 лет на Земле и 56600 лет на Марсе.

Как и на Земле, период вращения Марса (продолжительность его дня) замедляется. Однако этот эффект на три порядка меньше, чем на Земле, потому что гравитационным эффектом Фобоса можно пренебречь, и этот эффект в основном связан с Солнцем.^[25] На Земле гораздо большее влияние оказывает гравитационное влияние Луны. В конце концов, в далеком будущем, продолжительность дня на Земле будет равна, а затем превысит продолжительность дня на Марсе.

Как и на Земле, Марс испытывает Циклы Миланковича что вызывает его осевой наклон (наклон) и орбитальный эксцентриситет изменяться в течение длительного времени, что оказывает долгосрочное влияние на его климат. Вариация наклона оси Марса намного больше, чем у Земли, потому что ему не хватает стабилизирующего влияния большой Луны, такой как Луна Земли. Угол наклона Марса составляет 124 000 лет, а у Земли - 41 000 лет.

Смотрите также

Рекомендации

внешняя ссылка

• Аналемма на Марсе
• Марсианское время
• НАСА - Марс 24 Солнечные часы - Время на Марсе