Марс, как и Земля, переживает смену времен года. У планеты четыре сезона: весна, лето, осень и зима. Но марсианские времена года устроены иначе. Они длятся дольше, распределены между полушариями неравномерно, а их интенсивность меняется из-за особенностей орбиты планеты.
Содержимое
Наклон оси и причина сезонов
Смена времен года на Марсе вызвана наклоном оси вращения планеты. Ось наклонена примерно на 25 градусов относительно плоскости орбиты — почти так же, как у Земли, где наклон составляет около 23,5 градуса. Из-за этого разные полушария планеты в течение года получают разное количество солнечного света.
Когда северное полушарие наклонено к Солнцу, там наступает лето, а в южном — зима. Через полгода ситуация меняется. Механизм тот же, что на Земле, но продолжительность и характер сезонов различаются из-за особенностей марсианской орбиты.
Продолжительность марсианского года
Марс обращается вокруг Солнца за 687 земных суток — это один марсианский год. Поскольку год почти вдвое длиннее земного, каждое время года на Марсе тоже длится дольше. Если грубо разделить марсианский год на четыре части, получится около 170 земных суток на сезон. Но в реальности сезоны на Марсе неодинаковы: одни длятся дольше, другие короче.
Эллиптическая орбита и асимметрия сезонов
Орбита Марса более вытянута, чем у Земли. Эксцентриситет марсианской орбиты составляет около 0,09, тогда как у Земли — около 0,02. Это значит, что расстояние между Марсом и Солнцем заметно меняется в течение года.
В перигелии — ближайшей к Солнцу точке орбиты — Марс получает примерно на 40% больше солнечной энергии, чем в афелии, самой удаленной точке. Из-за этого времена года в разных полушариях различаются не только по температуре, но и по продолжительности.
Когда южное полушарие наклонено к Солнцу, планета находится ближе к звезде. Поэтому южное лето короткое, относительно теплое и резко выраженное. А вот южная зима, наоборот, длинная и очень холодная, потому что наступает в афелии.
Северное лето, напротив, длится дольше, но оно холоднее южного: этот сезон приходится на период около афелия, когда Марс получает меньше солнечной энергии. Северная зима короче и менее сурова, чем южная.
Конкретная длительность сезонов
Северная весна — самое долгое время года на Марсе. Она длится около 194 солов. Сол — это марсианские сутки, продолжительность которых составляет около 24 часов 40 минут. Северное лето продолжается около 178 солов. Северная осень — около 142 солов. Северная зима — около 154 солов.
Южные сезоны зеркальны северным, но отличаются по интенсивности. Южное лето короче, теплее и резче выражено. Южная зима длиннее и холоднее.
Температурные различия
Средняя температура на Марсе составляет около −63 °C, но колебания между сезонами, временем суток и полушариями значительны. Летом на экваторе температура может подниматься примерно до +20 °C днем, но ночью резко падает. Зимой на полюсах температура может опускаться ниже −120 °C.
Такие перепады связаны не только с сезонами, но и с разреженной атмосферой Марса. Она плохо удерживает тепло, поэтому поверхность быстро нагревается днем и так же быстро остывает ночью.
Полярные шапки и их изменения
Марсианские полярные шапки состоят из водяного льда и замороженного углекислого газа — сухого льда. Зимой углекислый газ из атмосферы вымораживается и оседает на полюсах, увеличивая их размер. Летом сухой лед сублимируется обратно в атмосферу, оставляя в основном водяной лед.
Из-за разницы в интенсивности южного и северного лета южная полярная шапка меняется сильнее. Северная шапка более стабильна. Эти сезонные изменения можно наблюдать даже с Земли с помощью телескопа.
Пыльные бури
Южное лето, когда Марс находится ближе всего к Солнцу, сопровождается самыми мощными пыльными бурями. Из-за более сильного солнечного нагрева поверхность прогревается активнее, возникают конвекционные потоки, и пыль легче поднимается в атмосферу.
Некоторые бури охватывают почти весь Марс, скрывая поверхность на недели и месяцы. Одна из таких глобальных бурь в 2018 году стала роковой для марсохода NASA Opportunity. Пыль закрыла солнечный свет, аппарат потерял возможность нормально заряжать батареи, связь с ним прервалась 10 июня 2018 года, а в феврале 2019 года NASA официально завершило миссию.
Северное лето обычно спокойнее, потому что приходится на период около афелия.
Сравнение с Землей
На Земле эксцентриситет орбиты мал, поэтому сезоны в обоих полушариях примерно равны по продолжительности. Разница между летом и зимой определяется в основном наклоном оси, а не изменением расстояния до Солнца.
На Марсе оба фактора — наклон оси и вытянутость орбиты — работают вместе, создавая сильную асимметрию. Это делает марсианский климат более экстремальным и менее похожим на земной.
Влияние на будущие миссии
Понимание марсианских сезонов критично для планирования исследовательских миссий. Время года влияет на выбор посадочных окон, уровень запыленности атмосферы, освещенность поверхности и температурные условия. Поэтому сезон определяет не только безопасность прибытия, но и дальнейшую работу аппарата.
Температурные колебания влияют на оборудование. Зимние морозы требуют дополнительной изоляции и обогрева приборов, а резкие перепады между днем и ночью создают нагрузку на материалы и электронику.
Сезонные изменения атмосферного давления тоже приходится учитывать. Давление падает зимой, когда углекислый газ вымораживается на полюсах, и растет летом, когда он возвращается в атмосферу. От плотности атмосферы зависит эффективность парашютов, аэродинамическое торможение и расчет траектории спуска.
Часто задаваемые вопросы
Чем выделяется марсианская весна?
Весной на полюсах Марса начинается сублимация сухого льда: замороженный углекислый газ переходит сразу в газообразное состояние. Под ледяной коркой может накапливаться давление, а затем газ вырывается наружу, выбрасывая темную пыль на поверхность. Из-за этого в полярных районах появляются темные веерообразные пятна и узоры, которые меняются от сезона к сезону.
Меняется ли наклон оси Марса со временем?
Да. Наклон оси Марса меняется заметнее, чем у Земли. У планеты нет крупного спутника, который стабилизировал бы ее вращение так же эффективно, как Луна стабилизирует земную ось. Поэтому на больших временны́х промежутках положение оси Марса меняется гораздо сильнее, чем у Земли.
Такие изменения влияют на климат. Когда наклон становится больше, полярные области летом получают больше солнечного света. Это усиливает сезонное испарение льда и сухого льда, меняет размеры полярных шапок и может влиять на плотность атмосферы.
Есть ли на Марсе экваториальные регионы без выраженных сезонов?
Экватор испытывает меньшие сезонные колебания температуры, чем полюса, но сезоны там все равно заметны. Из-за эллиптической орбиты меняется интенсивность солнечного излучения, что влияет на температуру даже в экваториальных широтах. Кроме того, сезонные пыльные бури могут охватывать всю планету, включая экваториальные области, изменяя освещенность и температуру.
Читайте также: Почему Марс назвали Марсом.
