11.5. Полярные зоны
На обоих полюсах Марса вследствие наклона оси вращения (чуть большего, чем у Земли) образуются полярные ледяные шапки, сезонно меняющиеся по толщине и плотности. Очень важным является и то, что орбита Марса имеет весьма заметный эксцентриситет. В Северном полушарии зима наступает, когда Марс проходит через перигелий своей орбиты, а в южном – через афелий (ближайшее и максимально удаленное расстояние от Солнца, соответственно). Из-за этого зима в Южном полушарии холоднее, чем в Северном. В Северном полушарии зима коротка и относительно «умеренна», а лето длинное, но прохладное. В Южном же наоборот – лето короткое и относительно теплое, а зима длинная и холодная.
[more]Сезонные изменения размеров северной полярной шапки представлены на рис. 11.18.
Рис. 11.18. Сезонные изменения северной полярной шапки,
http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpeg/PIA01247.jpg
Северная остаточная (летняя) шапка Марса в настоящее время гораздо крупнее своего южного аналога (около 1000 км в поперечнике и около 300 км, соответственно), поскольку Южное полушарие в летний период находится в перигелии, т. е. заметно ближе к Солнцу. Такому различию может способствовать и более низкое положение поверхности Северного полушария.
..в атмосфере Марса сегодня доминирует сила, которая заставляет воздушные потоки циркулировать от теплых экваториальных регионов к холодным полюсам с тем, чтобы выровнять температуру на планете. Перемещаются они в громадных вихревых ячейках Хэдли, которые на своем пути окутывают всю планету. Ячейки Хэдли взаимодействуют с силами Кориолиса, которые создаются вращением планеты (http://globalphysics.ru/news/180-marsianskaya-pogoda.html).
Все, как у всех планет, имеющих атмосферу. Достаточно подробно это явление рассматривалось, когда речь шла о Венере. А к ячейкам Хэдли в атмосфере Марса мы еще вернемся. На мой взгляд, все не совсем так, как написано в приведенной цитате.
Ниже на снимке хорошо видны обе приполярные зоны Марса с ледяными шапками на них (рис. 11.19).
Рис. 11.19. Полярные ледяные шапки Марса,
http://d1jqu7g1y74ds1.cloudfront.net/wp-content/uploads/2010/02/Mars-Near-Opposition.jpg
Видна даже некоторая асимметрия расположения шапок. Как установлено, шапки состоят из двух составляющих: вековой, содержащей, в основном, водяной лед, и сезонной, содержащей, главным образом, замерзшую углекислоту (углекислый газ – СО2). Покрываемая углекислотой площадь быстро растет в зимний период, достигая 50-й параллели, а иногда и переходя этот рубеж. Слой твердой углекислоты, сверху покрывающий водяной лед, с наступлением весны испаряется. По данным спутника «Марс-Экспресс», толщина шапок может составлять от 1 м до 3,7 км. На рис. 11.20 приведены фотографии северной полярной шапки.
Рис. 11.20. Северная полярная шапка в период таяния
На левом снимке (а) представлен вид северной шапки в период таяния – (http://solareclipse.org.ru/cosmos/wp-content/uploads/2011/12/shapko.jpg). Обратите внимание, что в самом центре шапки слабо, но все-таки просматривается спиралевидное строение той ее части, которая остается на летний период. Более детально остаточную шапку модно рассмотреть на фотографии в центре ( b ), где показано спиралевидное строение водяного льда после испарения твердого СО2 (http://cdn11.img22.ria.ru/images/96882/06/968820672.png) . На переднем плане видны два больших и глубоких каньона. Еще лучше они просматриваются на трехмерном изображении (http://www.phy.mtu.edu/apod/image/9812/marsnpole_mola_big.jpg) – правый снимок (с). На нем, особенно на боковых стенках каньонов, видно рельефное строение закрученных по спирали уступов, которые террасами поднимаются к центру шапки. Они хорошо выделяются цветом на общем белом фоне поверхности. Спиралевидное строение центральной части северной шапки видно очень отчетливо при большом увеличении (рис. 11.21):
Рис. 11.21. Спиральное строение шапки
Несмотря на то, что Марс имеет очень разряженную атмосферу, на его полюсах образуются вихри, один из которых был обнаружен с помощью телескопа Хаббл в 1999 году. Он сформировался в 150 км от Северного полюса и имел диаметр около 1000 км. В нем практически не обнаружено пыли. А это, прежде всего, говорит о том, что от переноса пыли из нижележащих более теплых зон Марса, где дуют сильные ветры, северная зона была защищена. Чем? Полярными «воротничками», как на Венере? Посмотрите на рис. 11.22:
Рис. 11.22. Чем северная полярная зона защищена от пыли?
http://www.infoniac.ru/news/Samye-vpechatlyayushie-uragany-v-Solnechnoi-sisteme.html
Мне это весьма напоминает приполярные ураганы на Земле и Венере, которые могут быть как одинарными, так и двойными. И все-таки, несмотря на слабое магнитное поле, я готова отстаивать свое мнение, что вокруг географических полюсов существуют полевые воронки, образованные Полевым гиперболоидом Марса. Диаметр нижнего края воронки определяется широтой магнитного полюса, если полюс имеется, конечно. Но об этом мы поговорим после того, как рассмотрим зону Южного полюса.
В связи с тем, что температурный режим на полюсах Марса существенно отличается, сами ледяные шапки отличаются тоже. Итак, шапка Южного полюса (рис. 11.23):
Рис. 11.23. Южная полярная шапка в период таяния
Выше на фотографии слева (а) показана южная полярная шапка в период таяния (http://insiderblogs.info/wp-content/uploads/2013/10/metastazy-meksikanskogo-zaliva-chast-14-9-30.jpg). В центре (b ) – остаточная шапка в период южного лета (http://nova.stanford.edu/projects/mod-x/images/southpol.gif). Американский зонд «Марс-Одиссей» обнаружил на южной полярной шапке действующие гейзеры. Фотография (http://haritonoff.livejournal.com/263534.html) приведена справа (с). Как считают специалисты НАСА, струи углекислого газа с весенним потеплением вырываются вверх на большую высоту, унося с собой пыль и песок. Остается лишь нерастаявшая за лето нижняя часть шапки, состоящая из водяного льда с некоторой примесью очень дисперсной пыли.
Есть фотография льда южной шапки при большом приближении, имеющая даже образное название – «Марсианское капучино» (рис. 11.24). Межпланетная станция Европейского Космического Агентства «Марс-Экспресс» передала уникальное фото – на нем можно видеть слоистое строение шапки и красноватые завитки марсианской пыли, вмерзшие в лед, что напоминает узоры из молочной пены и корицы в чашке капучино. Фотография приведена ниже:
Рис. 11.24. «Марсианское капучино»,
http://gigamir.net/static/images/157/1579809-7.jpg
И последнее, что хотелось бы отметить, говоря общие слова о полярных шапках – несовпадение их центров с географическими полюсами. Это важно.
Надеюсь, общее представление о полярных шапках уже составлено, теперь предлагаю рассмотреть полярные зоны Марса в привычном для нас ключе. Несколько намеков уже было. Первый – наличие собственного, пусть слабого, магнитного поля. Второй – вихрь вблизи Северного полюса. Третий – закрученная против часовой стрелки спираль ледяных отложений на Северном полюсе. Четвертый – наличие в атмосферных потоках ячеек Хэдли.
Атмосферные течения – как лакмусовая бумажка в химии. Все становится явным. Рассмотрим марсианские преимущественные ветры. Их направления показаны на рис. 11.25.
Рис. 11.25. Атмосферные течения,
http://scientificrussia.ru/data/auto/material/large-preview-southpole.jpg
Посмотрите внимательно: все знакомо – как наши муссоны, пассаты, ячейки Хэдли… Даже границы их примерно определяются благодаря широтной координатной сетке (градусы широты нанесены на рисунок мною – СП). В Южном полушарии (в Северном тоже) хорошо видно не только изменение направления ветра у экватора и в районе 53-55-й параллели, но и то, что внутри полярной зоны (примерно с 66-68-й параллели) движение атмосферных потоков идет вокруг полюса по часовой стрелке (вокруг Северного полюса – против). На рис. 11.26 представлены еще две фотографии марсианских полюсов.
Рис. 11.26. Фотографии шапок обоих полюсов,
Левый снимок – http://airandspace.si.edu/webimages/640/NASA-PIA08498_640.jpg
Правый снимок – http://terraform.no.sapo.pt/Menu_Principal/Marte/martePoloSulTOTAL.jpg
На первый взгляд ничего особенного. Ну, шапки. Ну, круглые. На размер не обращайте внимания: просто сфотографировали начало образования шапок на разных стадиях процесса. Главное в другом: при большом увеличении внутри каждой шапки в самом, казалось бы, холодном месте, видно почти не заполненное новым покровом дно, и просвечивают остаточные летние ледяные шапки. И это при том, что Север – огромнейший котлован, а Юг – сплошная возвышенная зона. Такое может быть только в воронках! Северная шапка немного нарушает форму правильного круга, но это из-за влияния больших каньонов в зоне нарушения симметрии (более темная область на изображении). Смотрите при большом увеличении (рис. 11.27):
Рис. 11.27. «Донышко» обеих полярных шапок
Напомню еще раз картинку, которая приводилась ранее на рис. 5.23. Здесь она дана на рис. 11.28.
Рис. 11.28. Схема полярных потоков
Подача атмосферного воздуха, а на Марсе это в основном СО2, идет в воронку сверху! Оттуда же может попасть и легчайшая дисперсная красноватая пыль, вынесенная высоко в атмосферу вихрями и пылевыми гейзерами. Это засасывается только в воронку, как показано на рисунке, иначе верхний слой шапки намерзал бы равномерно! Думаю, что и террасы в шапках выстраивают круговые ветры в воронках. Нижний слой шапок, состоящий из водяного льда, намерзает первым, ибо в атмосфере, хоть и в незначительных количествах, имеются водяные пары. Он же последним должен и таять (или хотя бы подтаивать), ибо углекислоте нужны гораздо более низкие температуры, чтобы затвердеть. Естественно, она первая и испаряется. А водяной лед остается, т.к. температура шапок даже в летний период гораздо ниже температуры таяния льда.
Все, о чем говорилось выше – преамбула, в основном, общие сведения по Марсу, на базе которых далее будет строиться основная концепция.
(0)
