Space Exploration Technologies

Условия на поверхности и климат

Подобно Земле, Марс при движении по орбите проходит два равноденствия и два солнцестояния. Периоды, заключенные между этими положениями, соответствуют весне, лету, осени и зиме (продолжительность сезонов, как уже было сказано, вдвое больше земных). Эллиптичность марсианской орбиты несколько усложняет картину времен года. Разная скорость движения Марса по его эллиптической орбите обусловливает неодинаковую продолжительность марсианских времен года. Так, например, весна в северном полушарии на 52 дня длиннее, чем осень. В это время Марс находится на большем удалении от Солнца (положение в афелии), а поэтому солнечная радиация, достигающая планеты в этот период, составляет лишь 69% радиации в период ближайшего положения к Солнцу (положение в перигелии). Когда Марс достигает перигелия, температура его поверхности в подсолнечной точке и средняя по дневному полушарию планеты на 25-30° выше, чем в афелии. По этой причине осень и зима в северном полушарии Марса менее суровые, чем в южном, а южное лето в отличие от северного более жаркое. В зависимости от высот физической поверхности Марса, диапазон которых превышает 30 км, давление у поверхности колеблется от 3 мб на возвышенностях до 10 мб в глубочайших депрессиях, составляя на среднем уровне 5,4 мб. Это более чем на два порядка величины ниже давления земной атмосферы. Смена времен года на Марсе и эффекты, возникающие из-за различия температур дневного и ночного полушарий, вызывают периодические сезонные и суточные вариации давления. Основная причина сезонных вариаций - конденсация и испарение СО2 на полярных шапках планеты. Средняя плотность атмосферы на уровне поверхности оценивается 0,0166 кг/м3, что соответствует плотности земной атмосферы на высоте 35 км.

Температурный режим марсианской поверхности обусловлен главным образом сезонными изменениями поступающей на нее солнечной радиации. Заметное влияние на температурный режим могут оказывать частые пылевые бури. Они нередко охватывают всю планету и "загружают" атмосферу большим количеством аэрозолей, поглощающих значительную долю радиации. Поток солнечной энергии на единицу марсианской поверхности в среднем равен 0,0143 кал/см2·с, что составляет немногим более 40% потока на земную поверхность. Эффективная температура Марса (при среднем альбедо 0,25) равна -60°С. Разность температур поверхности между экватором и полюсами (по отношению к средней температуре планеты) достигает 40%, что свидетельствует о преобладающем воздействии радиационных факторов по сравнению с динамическими (перенос тепла атмосферой), столь характерными для Земли. Максимальные дневные температуры поверхности в экваториальной зоне Марса могут достигать +25 °С. Темные области планеты в экваториальной зоне обычно на 10-15° теплее, чем соседние светлые области. Но тем не менее положительные температуры поверхности держатся лишь 1-2 часа близ местного полудня. В ночное время минимальные температуры достигают -90 °С. Таким образом, амплитуда суточных колебаний поверхностных температур на экваторе может превышать 100°. Температурный режим полярных областей Марса еще более суров. Так, в северней полярной области летние температуры (в полярный день) составляют от -63° до -58° С, а зимние (в полярную ночь) от -138° до -128 °С; для южной полярной области от -43° до -38 °С летом и от -143° до -133°С зимой. Короче говоря, условия на планете исключительно суровые.