На Марсе, как и на Земле, происходит смена времен года. Наклон оси вращения планеты к плоскости эклиптики около 25 °. Это очень близко к значению наклона Земли – 23,5 °. Смена сезонов на планете приводит, как и на Земле, к изменениям погоды, температуры поверхности и даже распределения льда.
Полярные шапки Марса имеют две составляющие: «остаточные» и «сезонные». Остаточные полярные шапки являются их основной частью. Она сохраняется из года в год. Остаточная северная полярная шапка довольно стабильна и практически не меняется с течением времени. А вот остаточная южная полярная шапка понемногу изменяется.
Сезонные шапки
Остаточная северная полярная шапка состоит в основном из водяного льда с некоторыми вкраплениями пыли и песка. В центральной части она имеет толщину около 2 километров. Это примерно равно средней толщине антарктического ледяного покрова на Земле. Остаточная шапка покрывает площадь, почти в два раза превышающую размеры Франции. И имеет объем, примерно вдвое меньший, чем у ледяного покрова Гренландии.
Зимой, однако, размер шапки резко увеличивается. Образуется сезонная полярная шапка. Это происходит, когда углекислый газ и водяной пар в атмосфере конденсируются на поверхности Марса под воздействием низких температур. В зависимости от широты этот слой может иметь толщину до метра. Это может затруднить в будущем исследования марсианской поверхности в высоких широтах. Северная сезонная шапка простирается на юг до ~ 53 ° северной широты.
Зимой северная полярная шапка находится во власти полярной ночи. Поэтому ее нельзя наблюдать с орбиты до ранней весны. Большую часть зимы шапка окутана густой облачностью, известной как северный полярный капюшон. «Капюшон» образуется из серии штормов. Этот процесс начинается каждый год в конце лета и сохраняется до середины зимы. Он достаточно заметен, чтобы его можно было увидеть с Земли даже через скромный телескоп.
Мороз и солнце
Марсоход Viking 2 и посадочная платформа Phoenix в конце 1970-х и 2007 году, соответственно, изучали северные равнины. Viking 2, работавший примерно на 48 ° северной широты в регионе Равнины Утопия, измерил зимние температуры. Они достигали минус 120 ° C. Для сравнения: самая низкая зарегистрированная температура на Земле около – 90 ° C. Ее измерили в Антарктике. Phoenix работал на 68 ° с.ш. Он не пережил марсианскую зиму (так и задумывалось). И не смог провести какие-либо измерения температуры из-за сгущающихся облаков северного полярного капюшона. Они блокировали солнечный свет, и солнечные батареи платформы перестали вырабатывать энергию. Тем не менее даже летом на площадке приземления Феникса было достаточно холодно. На марсианской поверхности каждую ночь образовывался иней. Самая низкая температура, зафиксированная Phoenix – 98 ° C. И это была еще совсем не зима. Моделирование и данные с орбиты предполагают, что полюса Марса могут охлаждаться зимой до – 130 ° C.
Условия на Марсе можно охарактеризовать как «холодная полярная пустыня».
Теплее, чем в Сибири
Вероятно, вы читали в интернете статьи о том, на Марсе бывает теплее, чем в Канаде или Сибири. Эти истории обычно ссылаются на данные о температурах, полученных от ровера Curiosity. Он работает чуть южнее экватора Марса, где температуры намного выше, чем на полюсах. Установлено, что летом в районе экватора температура поверхности Марса может достигать плюс 20 ° C. Но это бывает крайне редко. В основном на Марсе стоят, по земным меркам, трескучие сухие морозы.
Если бы человек оказался на Марсе без скафандра, он бы перенес подобные морозы легче, чем на Земле. Благодаря гораздо более тонкой атмосфере. Конвекция воздуха, соприкасающегося с кожей, отвечает за 10–15% потери тепла вашего тела. Этот процесс тем эффективнее, чем плотнее воздух. Поэтому на улице холоднее, когда в холодные зимние дни высокая влажность воздуха. Именно поэтому влажность, как правило, учитывается, когда метеорологи определяют температуру «по ощущениям» в своих сводках погоды. Поэтому гипотетическая прогулка без космического скафандра по поверхности Марса может показаться значительно более комфортной, чем при той же температуре на Земле.