Пори року на планетах сонячної системи. Сезонні зміни на марсі На марсі спостерігається зміна пір року

Пам'ятаю, як у дитинстві час тягнувся напрочуд повільно. Пам'ятаю, як тривалим літом ми мріяли про катання з крижаних гірок, а нескінченною зимою – про купання в річці. З віком з'ясувалося, що на нашій неосяжній планеті в один і той же період року співіснують люта зима та спекотне літо, прохолодна весна та дощова осінь, і що легко можна за допомогою літаків переміститися в містечко з потрібними погодними умовами. Тільки в дорослому житті ми вже не поспішаємо час і радіємо будь-яким сезонним змінам: і першому снігу, і весняним квітам, і літнім урожаям, і осінньому золоту.
У зв'язку з цим виникають питання:

• із чим пов'язана зміна пір року?
• Чи скрізь на нашій планеті спостерігаються чотири пори року?
• а як справи зі зміною пір року на інших планетах нашої Сонячної системи?

Зміна пір року

Якщо розглядати рух Землі щодо Сонця, виявиться, що вісь нашої планети нахилена до площині її руху під кутом 66,5°. Звідси випливає, що у кожній точці земної траєкторії різні ділянки поверхні планети отримують неоднаковий потік сонячного тепла.

Максимум енергії отримує Північна Півкуля, коли планета розгорнута до нашої зірки своїм Північним Полюсом. У цей час року на полюсі йде полярний день, і в Північній Півкулі – літо. Але на Південному Полюсі, що знаходиться в цей час у тіні, - люта полярна ніч, а в Південній Півкулі - зима.

Через шість місяців Земля підставить Сонцю Південний Полюс і сезони зміняться на протилежні.

Де спостерігається чотири пори року

Найближча до сонця частина земної кулі – це тропіки.

Там сонячні промені падають на тропічний пояс під кутом від 66,5 ° до 90 °, і літо панує практично цілий рік.
Що далі від гарячого екватора, то під меншим кутом промені падають на Землю, зменшуючи при цьому сонячний потік енергії, що припадає на одиницю площі.
Найбільш чітко простежується зміна сезонів у середніх широтах, де зміна кута падіння променів та тривалість світлового дня залежить від пори року.
Сезонність йде у заполяр'ї у вічну зиму, де літо збігається з холодним піврічним днем, а зима – із лютою піврічною ніччю.

Пори року на планетах Сонячної системи

Планета Марс має майже такий самий кут нахилу (64,8°) до своєї орбіти і майже таку ж добу (24 год 37 хв), тому зміна сезонів на Марсі проходить приблизно так само, як у Землі.

В інших планет ці параметри значно відрізняються. У Меркурія, Венери та Юпітера, можна сказати, немає зміни пір року, їх осі майже перпендикулярні орбітам. А планета Уран взагалі практично лежить на боці (7,7 °).
І незважаючи на швидку зміну доби (17 год), полярна ніч і полярний день там тривають по 42 земні роки, оскільки один оберт навколо Сонця планета здійснює за 84 роки.

Пори року на Марсі.

Зі шкільного курсу географії та астрономії ми знаємо, що зміна пір року на Землі відбувається не тому, що Земля підходить ближче до Сонця або віддаляється від нього, а від того, що земний екватор нахилений до площини земної орбіти під кутом 23,5 градуса. З цього випливає, що земна вісь розташовується не перпендикулярно, а похило.

Під час руху Землі навколо Сонця напрям земної осі не змінюється. Вона постійно спрямована своїм північним кінцем на Полярну зірку. Тому, рухаючись навколо Сонця, Земля повертає до спостерігача як північну, і південну свою півкулю.

Аналогічна картина відбувається і Марсі (див. рис. 2). У різних півкулях його одночасно бувають протилежні пори року. Коли у північній півкулі літо, у південній – зима. Якщо у північній півкулі осінь, то у південній – весна. І це тому, що нахил екватора Марса до площини його орбіти приблизно такий самий, як і у Землі, він дорівнює 24 ° 46 '. Це й спричиняє сезонні зміни на Марсі.

Відомо, що від висоти Сонця над горизонтом залежить кількість тепла, що падає на цю поверхню. І що вище піднімається Сонце над горизонтом, то сильніше воно гріє. Різною висотою Сонця над різними місцями земної кулі пояснюється те, що на Землі є різні теплові кліматичні пояси: спекотний (тропічний), два помірні і два холодні. Крім того, щороку бувають холодні та теплі сезони. Те саме має місце і на Марсі. Так само, як і на Землі, відбувається чітка зміна часів марсіанського року та сезонів. За холодною, суворою зимою слідує прохолодна весна, потім тепліше літо, яке змінюється прохолодною восени. Після неї знову настає холодна зима з її короткими днями та довгими ночами. Результати такої зміни сезонів добре видно в телескоп з танення полярних шапок. Однак істотна різниця тут у тому, що орбіта Марса лежить від Сонця далі, ніж земна, а швидкість руху його орбітою менше, ніж нашої планети. Тому річний шлях у Марса довший. Це веде до того, що тривалість обороту Марса навколо Сонця майже вдвічі більша за Землю: вона становить 687 земних діб. Своїй же «марсіанської» доби, яка набагато довша за земну, рік Марса містить 669. Таким чином, марсіанський рік майже вдвічі (а точніше в 1,88) триваліший за земний.

У літній для північної півкулі Землі період (у липні) наша планета найбільше віддалена від Сонця (152 млн. км.), а зимовий (січень) – менше (147 млн. км.). Різниця у 5 млн. км. – незначна, а тому літо у північній та південній півкулях майже однаково тепле. Те саме можна сказати і про зимові періоди. Але оскільки ексцетриситет Марса більше, то віддалення його від Сонця в перигелії становить 206,7 млн. км., а афелії – 249, 1 млн. км. Тому Марс в афелії отримує сонячної енергії в півтора рази менше, ніж у перигелії. А тому клімат у північній та південній півкулях дуже різний. Він різко континентальний. Навіть на екваторі після спекотного дня, вночі, можуть бути заморозки. Перигелійну половину орбіти Марс проходить швидше за афелійну. Тому літо в південній півкулі, що припадає на перигелійний період, більш коротке, ніж у північній півкулі, і тепліше, а зима і суворіше. Через значний ексцентриситет орбіти Марса тривалість сезонів у різних півкуль значно відрізняється (табл. 1).

Таблиця 1

Залежно від сезону змінюється і тривалість дня та ночі. У полярних широтах довгий день, що триває майже цілий земний рік, змінюється так само довго вночі. У середніх широтах короткі зимові дні збільшуються з наближенням весни та літа та знову зменшуються після літнього сонцестояння.

Пори року на Марсі добре простежуються його полярними шапками.

Полярні шапки.

Північний та південний полюси Марса прикривають яскраві світлі утворення, які за аналогією із земними названі «полярними шапками».

Білий покрив у північній півкулі до кінця зими поширюється до широт 50 – 60° та його діаметр сягає від 4000 – 6000 км., а влітку скорочується зі швидкістю 10 – 12 (іноді до 100) км. за добу до діаметра 700 – 1500 км. Південна шапка тане більше, і деякі роки зникає повністю, що пояснюється ексцентричністю орбіти Марса. Навколо шапки, що тане, утворюється темна облямівка, прилеглі до неї деталі набувають ясні обриси, і ця хвиля поліпшення видимості рухається до екватора із середньою швидкістю до 35 км. на добу, а до кінця літа заходить навіть за екватор до 25° широти іншої півкулі. Все це дуже схоже на те, що відбувається на землі. Спостерігаючи, наприклад, тривалий час Землю з Місяця, можна побачити аналогічну картину. І цілком природно виникла гіпотеза, що полярні шапки Марса складаються зі снігу чи льоду. Однак це припущення не єдине можливе. Про природу полярних шапок було висловлено кілька гіпотез.

Деякі вчені вважали, що це хмари або тумани. Інші доводили, що це соляний покрив, і як приклад вказували на сіль, яка на поверхні земних солончаків утворює великі світлі покриви. Більшість учених пов'язували ці шапки з шаром твердої вуглекислоти – речовини, всім відомої під назвою «сухий лід». Ця гіпотеза набула порівняно широкого поширення, оскільки вона відповідала даним спектральних досліджень, за допомогою яких було встановлено наявність у атмосфері Марсу вуглекислого газу.

Що здивувало вчених, які аналізували фотографії у південній полярній шапці, так це видима товщина білого покриву, що досягає 80 см. Вони вважають, що це майже напевно замерзла вуглекислота, оскільки в атмосфері Марса немає достатньої кількості води для таких великих покладів снігу чи льоду. На користь такого припущення свідчать і температурні виміри. Так, інфрачервоний радіометр "Маринера - 7" зареєстрував у південної полярної шапки мінімальну температуру -160°С, а середню -118°С, що відповідає температурі замерзання вуглекислоти при тому атмосферний тиск, який існує біля поверхні Марса.

Однак за багаторічними спостереженнями із Землі встановлено, що речовина полярних шапок повністю не зникає навіть при температурах, близьких до нуля. Тому швидше за все полярні шапки включають як затверділу вуглекислоту, так і невелику кількість замерзлої води. Не виключено, що під полярними шапками (у шарі вічної мерзлоти) є також крига.

Ось і настала весна. З полів зійшов сірий і похмурий сніг, а сонце стало теплішим і лагіднішим. Прокидається природа: починає пробиватися перша зелень, набухають і розпускаються бруньки на деревах, повертаються перелітні птахи, а з нір та гнізд вибирається живність. Незабаром настануть літо, осінь, зима і знову прийде весна. З року в рік на нашій планеті змінюються пори року.

Але що забезпечує ці циклічні зміни природи? Основною причиною зміни пір року є нахил осі нашої планети стосовно площині екліптики, тобто. площині обертання Землі навколо Сонця. Вісь Землі нахилена від площини екліптики на 23,44 °. Якби цей кут дорівнював нулю, на планеті ніколи б не змінювалися пори року, тривалість дня і ночі була б однакова, а сонце піднімалося б над горизонтом на одну і ту ж висоту на протязі всього року.

А чи змінюються пори року на інших планетах Сонячної системи?

Меркурій

Якщо брати до уваги тільки той показник, який надає вирішальний вплив на формування пір року на Землі, нахил осі обертання, то на Меркурії не повинно бути звичних нам пір року. Однак Меркурій рухається дуже витягнутою орбітою, наближаючись у перигелії до Сонця на 46 млн км і віддаляючись на 70 млн км в афелії, що вносить помітний вплив у формуванні меркуріанської погоди. Перебуваючи на невеликій відстані від Сонця, освітлена сторона Меркурія нагрівається в середньому до +300 ° C (максимум: +427 ° C) і настає меркуріанське літо. У дальній ділянці орбіти настає зима, навіть вдень у цей час температура не піднімається вище 107°C, а вночі опускається до -193°C.

Світанок на Меркурії відбувається лише раз на два роки (раз на 176 днів), але це найгарячіший світанок у всій системі.

У той же час на полюси Меркурія практично не потрапляє сонячне світло через мінімальний нахил осі обертання до площини екліптики (0,01°). У цих темних і холодних областях були виявлені крижані полярні шапки, що правда досягають всього 2-х метрів завтовшки.

Цікаво, що доба (175,94 земної доби) на Меркурії триває вдвічі більше ніж рік (87,97 земної доби).

На Венері, як і на Меркурії, так само немає зміни пір року. Кут осі обертання Венери становить значні 177 °, іншими словами, ця планета має перевернуту орієнтацію, і фактичний кут нахилу становить всього 3 °. Ексцентриситет орбіти, тобто. її ступінь відхилення від кола, гранично малий (0,01) і тому не вносить скоєно жодних коректив у погоду. Цілий рік на поверхні планети панує розпечене літо: середня температура перевалює за відмітку +400°C.

Цілий рік на Венері панує спекотна спека, середня температура близько +400°C.

Марс

Марс багато в чому нагадує нашу планету. Нахил осі обертання Марса щодо площини його орбіти дорівнює 25,2 °, що трохи більше земного. Трохи більший і ексцентриситет орбіти Червоної планети. Як наслідок, марсіанський клімат носить трохи більш виражений сезонний характер, інакше кажучи різниця (особливо в температурі) між різними порами року виражена сильніше.

Ще одна цікава особливість марсіанських сезонів полягає в тому, що вони відчутно відрізняються у різних півкулях планети. Так у південній півкулі спостерігаються спекотне літо та холодна зима, тоді як у північній таких контрасти відсутні – і літо та зима тут м'які.

Юпітер

Вісь обертання планети-гіганта нахилена лише на 3,13° стосовно площині орбіти, ступінь відхилення самої орбіти від кола також мінімальна (0,05). Інакше висловлюючись, ніщо тут клімат не має сезонного характеру і постійний протягом усього року.

Сатурн

Нахил осі обертання Сатурна дорівнює 29 °, тому зміна пір року на цій планеті характеризується більш вираженими перепадами в кількості сонячного світла, а отже, і температури, ніж на Землі. Кожен сезон - чи то літо, чи осінь триває на планеті-гіганті близько 7 років. Залежно від пори року, Сатурн може змінювати своє забарвлення. Вісім років тому, коли АМС "Кассіні" вперше наблизився до планети, на північній півкулі була зима, і ця частина Сатурна мала блакитний відтінок. На сьогоднішній день у блакитний колір забарвлюється південь – туди прийшла зима. На думку астрономів, це явище виникає через інтенсивність випромінювання ультрофіолету - взимку воно знижується, з приходом літа - підвищується.

Зима на півдні Сатурна. Блакитний серпанок, що покрив південний полюс планети, є прямим наслідком зниження температури, тобто. приходом зими. 10 років тому, в 2004 році такий самий блакитний туман огортав північний полюс газового гіганта.

Уран

Кут нахилу осі обертання планети становить 97,86 ° - тобто Уран лежить на боці злегка вниз головою. Цей фактор пояснює специфічну зміну сезонів. У періоди сонцестояння лише один із полюсів планети звернений до Сонця. Звична для нас зміна дня і ночі характерна тільки для екватора, решта Урану знаходиться під покровом полярного дня або полярної ночі завдовжки 42 земних роки.

Фотографія Урана, зроблена зондом Вояджер-2

На зверненому до Сонця полюсі відбуваються кардинальні зміни: температура значно зростає, верхні шари атмосфери починають повільно набувати яскравих тонів, змінюючи блідо-блакитний відтінок, зростає швидкість вітрів та кількість хмар.

Нептун

На Нептуні вісь обертання відхилена на 30°, тому зміна пір року тут схожа на земні, проте свої корективи вносить відстань планети до Сонця. Рік на Нептуні становить майже 165 земних років, отже кожен сезон триває, не більше не менше, 41 рік! У 2005 році на південній півкулі почалося літо, і триватиме воно до 2046 року.

Червона планета – друга назва Марса, який досить близько розташований до Землі. Здійснювати спостереження «сусідки» на зоряному небі можна без телескопа.

Марс, що належить до Земної групи, є четвертою планетою від Сонця. Для порівняння: Земля займає третю позицію у нашій Сонячній системі.

Червона планета – наша «сусідка»

Назва «червона» насамперед пов'язана з її відтінком.

Через високий вміст оксидів заліза колір її поверхні трохи червонуватий. Щодо Землі, то майже вдвічі. Діаметр планети приблизно наполовину менший за Земний.

Скільки триває доба на Марсі?

Період обігу Марса навколо Сонця становить 687 земних діб. Тобто рік на Марсі триває майже вдвічі довше, ніж на Землі.

Це з тим, що дистанція щодо нього в 1.62 разу більше, ніж від нас до Сонця, і період звернення, природно, займає більше часу.

Скільки триває доба на Марсі? Тривалість доби на Марсі досить близька до Земних показників. Тільки у цієї планети нашої Сонячної системи цей період максимально близький до нас порівняно з іншими.

Щодо тривалості, то доба на Марсі в годинах, звичних для нашого розуміння, становитимуть 24 години 37 хвилин.

Цей показник трохи перевищує Земну добу. Причиною того, скільки триває доба на Марсі, насамперед є швидкість обертання Червоної планети навколо осі.

Тривалість доби на планетах нашої сонячної системи

Те, яку мають тривалість добу, безпосередньо залежить від дистанції до Сонця та швидкості обертання навколо своєї осі кожної планети. Розрізняють добу зоряні та сонячні.

Величина різницю між ними залежить від поєднання двох чинників - це періоди звернення навколо Сонця і звернення навколо своєї осі.

Розглянемо тривалість доби та року на інших планетах і порівняємо з тим, скільки триває доба на Марсі та Землі.

Перша і сама – це Меркурій. Зоряна доба становить 59 земних діб, а сонячна триває близько 176.

Що стосується Венери, то через її звернення в протилежний бік зоряна доба має тривалість 223 земні доби, а сонячні становлять 117 діб.

Земля ж має 24 години в сонячній добі, зоряна доба трохи коротша і становить 23 години 56 хвилин.

Тривалість доби на Марсі зоряних та сонячних подібна до тривалості на Землі. І становлять відповідно 24 години 37 хвилин і 24 години та 40 хвилин. Тобто день на Марсі триває 24 години 40 хвилин.

Що стосується планет-гігантів, то на Юпітері вона дорівнює майже десятій годині, на Сатурні - близько 10 години 34 хвилин. На Нептуні - приблизно 16 годин, і на Урані - 17 годин і 15 хвилин. Різниця між сонячною та зоряною добою на цих планетах незначна. Це з тривалим періодом звернення навколо Сонця.
Як бачимо, зі всіх планет за тривалістю, порівняно із Землею, найбільш подібний Марс.

День на Марсі, як і на нашій планеті, на чотири хвилини довший, ніж зоряна доба.

На інших планетах відмінність значніша, настільки велика подібність немає.

День на Марсі такий самий, як і на Землі

У 2023 році планується Цього разу на відміну від звичайних зондів, що досліджують планету, на борту космічного корабля полетять люди.

Ця досить складна місія пов'язана з тим, що умови для проживання людей набагато важчі, ніж на рідній планеті, і вихід на прогулянку у відкритий простір неможливий без засобів захисту.

Одним із питань щодо адаптації нових марсіанських жителів є реакція організму на те, скільки триває доба на Марсі, на відміну від Земних умов.

Чи при цьому буде повноцінна біологічна адаптація? На думку фізіологів, така невелика відмінність у 37 хвилин буде досить легко сприйнята поселенцями.

Очікується багато складнощів, але, можливо, незважаючи на Марс, такий схожий на наш, нагадуватиме астронавтам рідний дім. Недарма Червону планету називають близнюком Землі. Її подібність велика, але придатність для проживання мінімальна.

На тлі високого рівня радіації для захисту поселенців планується будівництво житлових комплексів, які спеціально розроблені для захисту від досить жорстких умов.

На Марсі практично немає атмосфери, підвищена розрядженість. У повітрі планети є переважно вуглекислий газ.

Що ж до клімату, він досить суворий. На екваторі в літню пору температура максимально піднімається до позначки +27 градусів Цельсія.

Завдяки цьому зміна пір року схожа на звичні місцеві умови. Але все ж таки рік на Марсі довше земного майже вдвічі і становить майже 687 днів.

Виходячи з того, скільки триває доба на Марсі, та із загальної кількості днів у марсіанському році, отримаємо, що перші поселенці побачать Сонце протягом марсіанського року 668 разів.

Астронавти майбутнього

У зв'язку з цим у організаторів та вчених місії існує ще одна проблема, яка технічно майже вирішена. Вона пов'язана із синхронізацією нашого та Марсіанського часу. Науковим терміном "Сол" називають день на Марсі або тривалість доби.

Саме таким чином нові жителі Марса стануть іменувати свій день і говорити, що минуло дві чи три соли. Що ж, сподіватимемося, що така грандіозна місія стане вдалою і відкриє нову міжпланетну епоху майбутнього.