Планета Марс

Реферат на тему: планета Марс

Выполнила:

Лялина Виктория

Ученица 7 класса А

Школы № 16
имени полного кавалера ордена Славы
Владимира Сергеевича Королева

Руководитель исследовательской работы:

Пехтерева Людмила Николаевна

Содержание:

• Введение
•  Общие  сведенья  о  Марсе
•  Спутники Марса
• Марс в античной мифологии
• Геологическая история
•  К  истории  исследования  Марса
• Цвет неба на Марсе
• Магнитное поле Марса
• Рельеф
• Грунт
• Климат
• Вода
• Великие противостояния Марса
• Заключение
• Список литературы

Введение

      Марс – загадочная планета, он издавна притягивал к себе взоры людей. В эпоху античности Марс ассоциировался с богом войны. В XIX-XX веках о Марсе много писали писатели-фантасты. Долгое время людей волновал вопрос: «Возможна ли жизнь на Марсе?». Да и сейчас он не утратил своей актуальности. Марс издавна окружён ореолом романтики и мифов. Что же это за планета и что о ней известно современной науке? Именно об этом и пойдёт речь в данном реферате.

     Целью данного реферата являются систематизация, накопление и закрепление знаний о Марсе как о планете Солнечной системы.

     Для достижения вышеуказанной цели необходимо изучить следующие вопросы:

- размеры Марса;

- положение Марса в Солнечной системе;

- период обращения Марса вокруг Солнца и осевое вращение;

- климатические особенности Марса.

     Цель и задачи реферата обусловили выбор его структуры.

     Во введении реферата сформулированы основные задачи реферата, цель его написания.

     В основной части реферата непосредственно раскрывается выбранная мной тема реферата.

     В заключении подведены основные итоги реферата.

Изложение реферата дополнено иллюстрациями.

Общие сведенья о Марсе

     Марс — четвёртая по удалённости от Солнца и седьмая (предпоследняя) по размерам планета Солнечной системы; масса планеты составляет 10,7 % массы Земли. Названа в честь Марса — древнеримского бога войны, соответствующего древнегреческому Аресу. Иногда Марс называют «красной планетой» из-за красноватого оттенка поверхности, придаваемого ей оксидом железа.

     Марс почти вдвое меньше Земли по размерам — его экваториальный радиус равен 3396,9 км (53 % земного). Площадь поверхности Марса примерно равна площади суши на Земле.  Полярный радиус Марса примерно на 21 км меньше экваториального. Ускорение свободного падения на экваторе равно 3,693 м/сек² (0,378 земного); первая космическая скорость составляет 3,6 км/сек и вторая — 5,027 км/сек. Марс вращается вокруг своей оси, наклонённой к плоскости орбиты под углом 24°56′ с  периодом 24 часа 37 минут 22,7 секунд. Марсианский год состоит из 668,6 марсианских солнечных суток (называемых солами). Наклон оси вращения Марса обеспечивает смену времён года. При этом вытянутость орбиты приводит к большим различиям их продолжительности. Так, северная весна и лето, вместе взятые, длятся 371 сол, т. е. заметно больше половины марсианского года. В то же время они приходятся на участок орбиты Марса, удалённый от Солнца. Поэтому на Марсе северное лето долгое и прохладное. Фактическая температура поверхности Марса минус 53*. Атмосфера у Марса очень разрежена – давление воздуха у его поверхности составляет всего 6,1 Мб.

Спутники Марса

     Естественными спутниками Марса являются Фобос и Деймос. Оба они открыты американским астрономом Асафом Холлом в 1877 году. Фобос и Деймос представляют собой каменные глыбы неправильной формы. Спутники обращаются вокруг Марса почти точно в экваториальной плоскости и находятся очень близко к поверхности планеты: Фобос на расстоянии 7006 км, Деймос – 23 500 км. Фобос совершает полный облёт планеты  за 7 часов 39 минут, причём скорость обращения его вокруг Марса постепенно нарастает. Период обращения Деймоса 30 часов 21 минута.

     Поверхность спутников  изборождена ударными кратерами. Полагают, что они могут представлять собой захваченные  гравитационным полем Марса астероиды.  

     Спутники названы в честь персонажей, сопровождающих бога Ареса (то есть Марса), — Фобоса и Деймоса, олицетворяющих страх и ужас, которые помогали богу войны в битвах.

Марс в античной мифологии

     В римской мифологии Марс первоначально был богом плодородия; считалось, что он может либо наслать гибель урожая или падеж скота, либо отвратить их. В его честь первый месяц римского года, в который совершался обряд изгнания зимы, был назван мартом. Затем Марс был отождествлён с греческим Аресом и стал богом войны, а также стал олицетворять планету Марс. Священными животными Марса считались волк и дятел. Во многих романских языках в честь Марса назван день недели — вторник (по-румынски — «marţi», по-испански — «martes», по-французски — «mardi» и по-итальянски — «martedì»). В Вавилонии эта же планета называлась Нергал и являлась одним из верховных божеств — при молитве в направлении планеты воздевались руки. В иудейской мифологии с Марсом ассоциируется архангел Гавриил

Геологическая история

     Возможно, в далёком прошлом в результате столкновения с крупным небесным телом произошла остановка вращения ядра, а также потеря основного объёма атмосферы. Считается, что потеря магнитного поля произошла около 4 млрд лет назад. Вследствие слабости магнитного поля солнечный ветер практически беспрепятственно проникает в атмосферу Марса, и многие из фотохимических реакций под действием солнечной радиации, которые на Земле происходят в ионосфере и выше, на Марсе могут наблюдаться практически у самой его поверхности.

     Геологическая история Марса заключает в себя три нижеследующие эпохи:

     Ноачианская эпоха (названа в честь «Ноачиской земли», района Марса): формирование наиболее старой сохранившейся до наших дней поверхности Марса. Продолжалась в период 4,5 млрд — 3,5 млрд лет назад. В эту эпоху поверхность была изрубцована многочисленными ударными кратерами. Плато провинции Фарсида было вероятно сформировано в этот период с интенсивным обтеканием водой позднее.

     Гесперийская эра: от 3,5 млрд лет назад до 2,9 — 3,3 млрд лет назад. Эта эпоха отмечена образованием огромных лавовых полей.

     Амазонийская эра (названа в честь «Амазонской равнины» на Марсе): 2,9—3,3 млрд лет назад до наших дней. Районы, образовавшиеся в эту эпоху, имеют очень мало метеоритных кратеров, но во всём остальном они полностью различаются. Гора Олимп сформирована в этот период. В это время в других частях Марса разливались лавовые потоки.

К  истории  исследования  Марса

     Первые наблюдения Марса проводились ещё до изобретения телескопа. Это были позиционные наблюдения. Их целью было определение точных положений планеты по отношениям к звёздам. Такие наблюдения проводил ещё Коперник, стараясь подкрепить ими свою гелиоцентрическую систему мира. Точность наблюдений Коперника составляла около одной минуты дуги. Значительно более точными были наблюдения знаменитого датского астронома Тихо Браге; их точность достигала до 10 секунд дуги. За свою долгую жизнь Тихо пронаблюдал десять противостояний Марса, накопив непрерывный ряд наблюдений за 22 года. Этот ценнейший материал попал после смерти Тихо в самые верные руки - в руки Иоганна Кеплера, прекрасного вычислителя, человека широких взглядов. Обработка наблюдений положений Марса, выполненных Тихо Браге, привела Кеплера  к открытию трёх его знаменитых законов движения планет.  

     Для выяснения законов движения планет и формы их орбит был выбран именно Марс, а, скажем, не Венера. Орбита Марса имеет эксцентриситет 0,093, тогда как орбита Венеры - только 0,007, в 13 раз меньше. Быть может, имея дело с наблюдениями Венеры или Юпитера, Кеплер не открыл бы свой первый закон, не обнаружил бы отличия орбиты планеты от окружности. И всё же выбор Марса не был делом случая. Наблюдать Венеру очень трудно, так как эта планета не отходит от Солнца далее 48, наблюдается на светлом небе и её положение трудно привязывать к положениям неподвижных звёзд. С другой стороны, Юпитер и Сатурн движутся по небу очень медленно, так как находятся относительно далеко от Земли. Марс же близок к Земле, сравнительно быстро перемещаться среди звёзд, его можно наблюдать на фоне звёздного неба на любых угловых расстояниях от Солнца он описывает довольно широкие петли около эпохи противостояния.

     Элементы орбиты Марса, найденные Кеплером, мало отличались от современных. Например, большая полуось орбиты по Кеплеру равнялась 1,5264 астрономической единицы     ( а. е. ), тогда как современное её значение 1,5237 а. е. Эксцентриситет орбиты Марса по Кеплеру равен 0.0934.

Предыстория изучения Марса

     Пристальное внимание научного сообщества и околонаучной публики было привлечено к Марсу еще в XIX веке открытиями итальянского астронома Скиапарелли. Ему удалось первому обнаружить в телескоп на поверхности этой планеты странные линейные структуры, представлявшие собой единую сеть. В соответствии с разработанной им же номенклатурой названий объектов на поверхности Марса, он назвал их «каналами». Отмеченные на Марсе сезонные изменения (и, в частности, весеннее таяние южной полярной шапки), а также периодические бури.

Зарисовки Марса астрономами XVII-XIX веков

Цвет на небе Марса

     Во время восхода и захода Солнца марсианское небо в зените имеет красновато-розовый цвет, а в непосредственной близости к диску Солнца — от голубого до фиолетового, что совершенно противоположно картине земных зорь.

     В полдень небо Марса жёлто-оранжевое. Причина таких отличий от цветовой гаммы земного неба — свойства тонкой, разрежённой, содержащей взвешенную пыль атмосферы Марса. На Марсе рэлеевско рассеяние лучей (которое на Земле и является причиной голубого цвета неба) играет незначительную роль, эффект его слаб. Предположительно, жёлто-оранжевая окраска неба также вызывается присутствием 1 % магнетита в частицах пыли, постоянно взвешенной в марсианской атмосфере и поднимаемой сезонными пылевыми бурями. Сумерки начинаются задолго до восхода Солнца и длятся долго после его захода. Иногда цвет марсианского неба приобретает фиолетовый оттенок в результате рассеяния света на микрочастицах водяного льда в облаках (последнее — довольно редкое явление)

Магнитное поле Марса

     У Марса было зафиксировано слабое магнитное поле.

     Согласно показаниям магнетометров станций Марс-2 и Марс-3, напряжённость магнитного поля на экваторе составляет около 60 гамм, на полюсе 120 гамм, что в 500 раз слабее земного. По данным АМС Марс-5, напряжённость магнитного поля на экваторе составляла 64 гаммы, а магнитный момент — 2,4·1022 эрстед·см2.

     Магнитное поле Марса крайне неустойчиво, в различных точках планеты его напряжённость может отличаться от 1,5 до 2 раз, а магнитные полюса не совпадают с физическими. Это говорит о том, что железное ядро Марса находится в сравнительной неподвижности по отношению к его коре, то есть механизм планетарного динамо, ответственный за магнитное поле Земли, на Марсе не работает. Хотя на Марсе не имеется устойчивого всепланетного магнитного поля, наблюдения показали, что части планетной коры намагничены и что наблюдалась смена магнитных полюсов этих частей в прошлом. Намагниченность данных частей оказалась похожей на полосовые магнитные аномалии в мировом океане.

     По одной теории, опубликованной в 1999 году и перепроверенной в 2005 году (с помощью беспилотной станции Марс Глобал Сервейор), эти полосы демонстрируют тектонику плит 4 миллиарда лет назад до того, как динамо-машина планеты прекратила выполнять свою функцию, что послужило причиной резкого ослабления магнитного поля. Причины такого резкого ослабления неясны. Существует предположение, что функционирование динамо-машины 4 млрд лет назад объясняется наличием астероида, который вращался на расстоянии 50-75 тысяч километров вокруг Марса и вызывал нестабильность в его ядре. Затем астероид снизился до предела Роша и разрушился. Тем не менее, это объяснение само содержит неясные моменты и оспаривается в научном сообществе

Рельеф

     Рельеф Марса весьма интересен. Поверхность Марса отличается большой сложностью строения, запечатлевшей в себе следы мощного воздействия как собственно планетных факторов – эндогенного и экзогенного, так и метеоритной бомбардировки. Здесь присутствуют темные и светлые области, как и на Луне, но в отличие от Луны, на Марсе смена цвета поверхности не связана со сменой высот: на одной высоте могут находиться как светлые, так и темные области. На Марсе присутствуют ареографические (аналог термина “географические” для Земли; от греческого имени бога войны Ареса, называемого в римской мифологии Марсом) объекты планетарного масштаба. Известен гигантский грабен - Каньон, его длина составляет 2500 км, ширина - 100-200 км, а глубина достигает 6 км. Высочайшая гора Марса - Олимп - возвышается над окружающим ландшафтом на… 24 км! Диаметр основания этого исполинского вулкана составляет 600 км.

     Метеоритных кратеров на Марсе сравнительно немного, зато хорошо различимы следы эрозийной деятельности, скорее всего водной. То есть когда-то (предположительно около 10 млн лет назад) Марс обладал более мощной атмосферой, с давлением у поверхности, достаточным для сжижения воды, и на Марсе шли дожди, текли реки, и существовали моря и океаны.

     До сих пор ученым не известна природа катаклизма, вызвавшего глобальные изменения климата на Марсе, приведшие к современным условиям.

     Одними из наиболее заметных и завораживающих умы астрономов деталей рельефа Красной планеты долгое время оставались полярные шапки Марса. Эти “ледники” сильно увеличиваются в размерах в середине осени и почти полностью исчезают к началу лета. Современные ученые установили, что среднегодовая температура шапок составляет - 70С, а состоят они из двух компонентов: сезонного - твердой углекислоты (“сухого льда”) и векового - обыкновенного водяного льда. Летом СО2 возгоняется, а зимой при понижении температуры до - 130С снова осаждается вблизи полюса.

     Предположения о внутреннем строении Марса во многом схожи с представлениями в строении Земли: снаружи тонкая пленка литосферы, прикрывающая массивный пласт мантии, а в центре - металлическое ядро, по поводу которого ученые не пришли еще к единому заключению - жидкое оно или затвердело.

     Надежда людей обрести «братьев по разуму» воспрянула с новой силой после того, как А. Секки в 1859 и, особенно, Д. Скипарелли в 1887 (год великого противостояния) выдвинули сенсационную гипотезу, что Марс покрыт сетью рукотворных каналов, периодически наполняющихся водой. Появление более мощных телескопов, а затем и космических аппаратов не подтвердило этой гипотезы. Поверхность Марса представляется безводной и безжизненной пустыней, над которой свирепствуют бури, вздымающие песок и пыль на высоту до десятков километров. Во время этих бурь скорость ветра достигает сотни метров в секунду.

     Качественно новый уровень исследований Марса начался в 1965, когда для этих целей стали использоваться космические аппараты, которые вначале облетали планету, а затем (с 1971) и опускались на ее поверхность.

     Телескопические исследования Марса обнаружили, что значительная часть поверхности Марса представляет собой более светлые участки («материки»), которые имеют красновато-оранжевую окраску; 25% поверхности - более темные «моря» серо-зеленого цвета. Рельеф отличается большим разнообразием. На протяжении долгой геологической истории Марса его поверхность изменяли извержения вулканов и марсотрясения. Глубокие шрамы оставили метеориты, ветер, вода и льды.

     Наблюдения Марса со спутников обнаруживают отчетливые следы вулканизма и тектонической деятельности - разломы, ущелья с ветвящимися каньонами. Вулканические кратеры достигают огромных размеров. Крупнейшие из них - Арсия, Акреус, Павонис и Олимп - достигают 500-600 км в основании и более двух десятков километров по высоте. Исследователи пришли к выводу, что вулканы были действующими еще сравнительно недавно, а именно: несколько сотен миллионов лет назад.

Грунт

      Элементный состав поверхностного слоя марсианской почвы по данным посадочных аппаратов неодинаков в разных местах. Основная составляющая почвы — кремнезём (20-25 %), содержащий примесь гидратов оксидов железа (до 15 %), придающих почве красноватый цвет. Имеются значительные примеси соединений серы, кальция, алюминия, магния, натрия (единицы процентов для каждого).

     Согласно данным зонда НАСА «Феникс» (посадка на Марс 25 мая 2008 года), соотношение pH и некоторые другие параметры марсианских почв близки к земным, и на них теоретически можно было бы выращивать растения. «Фактически, мы обнаружили, что почва на Марсе отвечает требованиям, а также содержит необходимые элементы для возникновения и поддержания жизни как в прошлом, так и в настоящем и будущем», сообщил ведущий исследователь-химик проекта Сэм Кунейвс.Также по его словам, данный щелочной тип грунта многие могут встретить на «своём заднем дворе», и он вполне пригоден для выращивания спаржи.

  Климат

     Климат, как и на Земле, носит сезонный характер. В холодное время года даже вне полярных шапок на поверхности может образовываться светлый иней. Аппарат «Феникс» зафиксировал снегопад, однако снежинки испарялись, не достигая поверхности. По данным исследователей из Центра имени Карла Сагана, в последние десятилетия на Марсе идёт процесс потепления. Марсоходом «Оппортьюнити» были зафиксированы многочисленные пыльные вихри. Это воздушные завихрения, возникающие у поверхности планеты и поднимающие в воздух большое количество песка и пыли.

     Атмосфера на Марсе разрежена (давление порядка сотых и даже тысячных долей атмосферы), и состоит, в основном, из углекислого газа (около 95%) и малых добавок азота (около 3%), аргона (примерно 1,5%) и кислорода (0,15%). Концентрация водяного пара невелика, и она существенно меняется в зависимости от сезона.

     Давление у поверхности Марса в 160 раз меньше земного . Существуют сведения, что в прошлом атмосфера могла быть более плотной, а климат — тёплым и влажным, и на поверхности Марса существовала жидкая вода и шли дожди.

     Есть все основания полагать, что воды на Марсе немало. На такую мысль наводят длинные ветвящиеся системы долин протяженностью в сотни километров, весьма похожие на высохшие русла земных рек. Высказываются предположения, что вода существует и сейчас в виде мерзлоты. При весьма низких температурах на поверхности Марса (в среднем ок.220 К в средних широтах и лишь150 К в полярных областях) на любой открытой поверхности воды быстро образуется толстая корка льда, которая, к тому же, через короткое время заносится пылью и песком. Не исключено, что благодаря низкой теплопроводимости льда под его толщей местами может оставаться и жидкая вода и, в частности, подледные потоки воды продолжают и теперь углублять русла некоторых рек.

     Средняя температура на Марсе значительно ниже, чем на Земле около - 40°С. При наиболее благоприятных условиях летом на дневной половине планеты воздух прогревается до 20°С - вполне приемлемая температура для жителей Земли. Но зимней ночью мороз может достигать - 125°С. Такие резкие перепады температуры вызваны тем, что разреженная атмосфера Марса не способны долго удерживать тепло. Мы видим, и нам известно, что там есть и вода, и воздух и временами бывает достаточно тепло. Химический состав Марса типичен для планет Земной группы. Правда, ни люди, ни звери не могли бы жить там: они задохнулись бы в разряженной, лишенной кислорода, атмосфере. Но это не значит, что на Марсе совсем не может быть жизни. Ведь живые существа приспосабливаются к существующим условиям, вот и там, возможно существуют какие-то свои виды растений, которые столь же хорошо приспособлены к разреженной, прохладной и сухой атмосфере.

Вода

     В месте посадки аппарата в грунте имеется также значительное количество водяного льда. Орбитальный зонд «Марс Одиссей» также обнаружил, что под поверхностью красной планеты есть залежи водяного льда. Позже это предположение было подтверждено и другими аппаратами, но окончательно вопрос о наличии воды на Марсе был решен в 2008 году, когда зонд «Феникс», севший вблизи северного полюса планеты, получил воду из марсианского грунта.

     На Марсе имеется множество геологических образований, напоминающих водную эрозию, в частности, высохшие русла рек. Согласно одной из гипотез, эти русла могли сформироваться в результате кратковременных катастрофических событий и не являются доказательством длительного существования речной системы. Однако последние данные свидетельствуют о том, что реки текли в течение геологически значимых промежутков времени. В частности, обнаружены инвертированные русла (то есть русла, приподнятые над окружающей местностью). На Земле подобные образования формируются благодаря длительному накоплению плотных донных отложений с последующим высыханием и выветриванием окружающих пород. Кроме того, есть свидетельства смещения русел в дельте реки при постепенном поднятии поверхности. В юго-западном полушарии, в кратере Эберсвальде обнаружена дельта реки площадью около 115 км² .Намывшая дельту река имела в длину более 60 км. Данные марсоходов НАСА «Спирит» и «Оппортьюнити» свидетельствуют также о наличии воды в прошлом (найдены минералы, которые могли образоваться только в результате длительного воздействия воды). Аппарат «Феникс» обнаружил залежи льда непосредственно в грунте.

     Кроме того, обнаружены тёмные полосы на склонах холмов, свидетельствующие о появлении жидкой солёной воды на поверхности в наше время. Они появляются вскоре после наступления летнего периода и исчезают к зиме, «обтекают» различные препятствия, сливаются и расходятся. «Сложно представить, что подобные структуры могли сформироваться не из потоков жидкости, а из чего-то иного», — заявил сотрудник НАСА Ричард Зурек.

Великие противостояния Марса

Год           Дата              Расстояние, Астрономические единицы

1830          19 сентября        0,388

1845          18 августа                 0,373

1860          17 июля                 0,393

1877          5 сентября                 0,377

1892          4 августа          0,378

1909          24 сентября        0,392

1924          23 августа                 0,373

1939          23 июля                 0,390

1956          10 сентября         0,379

1971          10 августа                 0,378

1988          22 сентября         0,394

2003          28 августа                  0,373

2018          27 июля                   0,386

2035          15 сентября         0,382

Заключение

     Мне, как ученице, трудно сделать какие-то предположения и строить гипотезы о процессах, явлениях, которые происходят на поверхности и внутри этой планеты, тем более делать открытия. По этой причине, я пользовалась открытиями, гипотезами, которые были сделаны учёными, исследователями и опубликованы в книгах, научных журналах и интернете.

     Я думаю, что презентация будет полезна ученикам на уроках физики или астрономии для расширения кругозора, а также пополнит методическую копилку кабинета физики.

Список литературы

• Книга «Голубая планета» А.Е. Криволуцкий
•  Большая советская энциклопедия, т.15. – М., 1974
• . Комаров В.Н. Приглашение к звёздам. – М.,1985
• Томилин А. Небо земли. – М.,1985

• Энциклопедический словарь юного астронома. – М.,1980

• Интернет:  Википедия
• http://saray-batu.narod.ru/xmars/investig.htm
• Б.А.Воронцов-Вильяминов,Е.К.Страут Астрономия, 11класс, М., Дрофа, 2009.