Fizyka układów planetarnych. Mars. Wykład 4

Transkrypt

1 Fizyka układów planetarnych Mars Wykład 4

2 parametr wartość jasność obserwowana od +1.6 do 2.9 mag rozm. kątowy 3,5 25,1

3 km -1,4 mag, 14 55, km -2,9 mag, 25 parametr Mars Ziemia półoś wielka 1,52 j.a. 1,0 j.a. okres orbitalny 1,88 roku 1 rok okres synodyczny 2,14 lat mimośród 0,094 0,017 promień 3402 km (0,53 R Z ) 6370 km (1,0 R Z ) masa 0, kg (0,11 M Z ) kg (1,0 M Z ) śr. gęstość 3,9 g cm - 3 5,5 g cm - 3 przysp. grawit. 3,7 m s - 2 9,8 m s - 2 albedo 0,15 0,367 /ESA/STScI I/(MR 2 ) 0,366 0,3308 temp. powierzchni Ciśnienie atm. (przy powierzchni) K ( C) 6, hpa (0,0064 bar) K ( C) hpa (1 bar)

4 parametr Mars Ziemia półoś wielka 1,52 j.a. 1,0 j.a. okres orbitalny 1,88 roku 1 rok okres synodyczny 2,14 lat mimośród 0,094 0,017 promień masa 3402 km (0,53 R Z ) 0, kg (0,11 M Z ) 6370 km (1,0 R Z ) kg (1,0 M Z ) śr. gęstość 3,9 g cm - 3 5,5 g cm - 3 /ESA/STScI przysp. grawit. 3,7 m s - 2 9,8 m s - 2 albedo 0,15 0,367 I/(MR 2 ) 0,366 0,3308 temp. powierzchni Ciśnienie atm. (przy powierzchni) K ( C) 6, hpa (0,0064 bar) K ( C) hpa (1 bar)

5 Skorupa krzemiany km płaszcz krzemiany domieszki FeO jądro stop Fe-Ni, FeS km parametr Mars Ziemia półoś wielka 1,52 j.a. 1,0 j.a. okres orbitalny 1,88 roku 1 rok okres synodyczny 2,14 lat mimośród 0,094 0,017 promień masa 3402 km (0,53 R Z ) 0, kg (0,11 M Z ) 6370 km (1,0 R Z ) kg (1,0 M Z ) śr. gęstość 3,9 g cm - 3 5,5 g cm - 3 przysp. grawit. 3,7 m s - 2 9,8 m s - 2 albedo 0,15 0,367 I/(MR 2 ) 0,366 0,3308 temp. powierzchni K ( C) K ( C) Źródło: LPI Ciśnienie atm. (przy powierzchni) 6, hpa (0,0064 bar) hpa (1 bar)

6 parametr Mars Ziemia półoś wielka 1,52 j.a. 1,0 j.a. okres orbitalny 1,88 roku 1 rok okres synodyczny 2,14 lat mimośród 0,094 0,017 promień masa 3402 km (0,53 R Z ) 0, kg (0,11 M Z ) 6370 km (1,0 R Z ) kg (1,0 M Z ) śr. gęstość 3,9 g cm - 3 5,5 g cm - 3 przysp. grawit. 3,7 m s - 2 9,8 m s - 2 albedo 0,15 0,367 I/(MR 2 ) 0,366 0,3308 temp. powierzchni K ( C) K ( C) Ciśnienie atm. (przy powierzchni) 6, hpa (0,0064 bar) hpa (1 bar)

7 Pory roku peryhelium zima jesień lato Czapy polarne na biegunie północnym wczesna wiosna wczesne lato aphelium Źródło: Hubble Space Telescope (HST) Źródło: Laboratoire de Meteorologie Dynamique wiosna podział na 12 miesięcy słonecznych trwających od 46 do 67 soli (1 sol = 23 h 40 min) nachylenie płaszczyzny równika do płaszczyzny orbity: 25 różnica nasłonecznienia ze względu na eliptyczność orbity sięga 44% maksymalne nasłonecznienie wynosi 590 W/m 2 (dla Ziemi 1000 W/m 2 ) precesja osi rotacji o okresie 10 5 lat

8 Topografia

9 Fizyka układów planetarnych 4. Mars Topografia różnica w grubości skorupy N S świadectwo gigantycznego zderzenia w przeszłości?

10 Topografia Basen uderzeniowy Hellas 2300 km średnicy 8 km głębokości wiek ok lat krawędzie silnie zerodowane dno pokryte skałami osadowymi (wiatr, lodowce, woda?)

11 Topografia Basen uderzeniowy Argyre wiekiem podobny do Hellas ślady wypływu wody w dalekiej przeszłości

12 Topografia Masyw Tharsis 5000 km średnicy, 10 km wysokości obszar aktywności wulkanicznej efekt długotrwałej aktywności gorącego bąbla w płaszczu

13 Topografia Olympus Mons największa góra wulkaniczna 620 km średnicy, 25 km wysokości, otoczony 6 km klifem, średnica kaldery 80 km

14 Topografia Olympus Mons największa góra wulkaniczna 620 km średnicy, 25 km wysokości, otoczony 6 km klifem, średnica kaldery 80 km

15 Olympus Mons

16 Topografia Masyw Elysium 2000 km średnicy, 4 km wysokości inny przykład obszaru aktywności wulkanicznej

17 Topografia Dolina Marinera 4000 km długości, km szerokości głębokość miejscami 8 10 km powstała ok. 3, lat temu wskutek aktywności tektonicznej przy wypiętrzaniu masywu Tharsis

18 Dolina Marinera (Valles Marineris) Źródło: ESA

19 Dolina Marinera (Valles Marineris)

20 Topografia Na południowych wyżynach występują niskie (kilkaset metrów wysokości) wulkany o średnicach nawet 200 km. Powstały one 2, lat temu wskutek wylewu lawy o małej lepkości

21 Skład atmosfery Masa zmienia się wraz z porami roku, w czasie zimy w każdej z czap gromadzone jest 25% atmosferycznego CO 2. procent objętości Źródło: Wikipedia

22 Temperatura Rozkład temp. w okolicach bieguna południowego, późna wiosna na półkuli południowej Dzienna maksymalna i minimalna temperatura rejestrowana w cieniu przez sensor łazika Spirit

23 Chmury (kryształki lodu wodnego) Występują na wysokości nawet 100 km, często otaczają szczyty wulkaniczne, częste mgły w lokalnych zagłębieniach jak np. Basen Hellas (obraz poniżej uzyskany latem na półkuli północnej)

24 Chmury (kryształki lodu wodnego)

25 Letnia formacja północno biegunowa Każdego lata na północy obserwuje się formację, która pojawia się o poranku i w ciągu dnia rozpada się lub zanika Źródło: HST/NASA

26 Krater Wiktorii przykład erozji wietrznej 750 m średnicy, 75 m głębokości, pierścień wysokości 5 m, szacowany wiek rzędu kilku 10 9 lat

27 Wydmy pole o rozmiarze 7 x 12 km na dnie 45-km krateru o głębokości ok. 2 km. Ciemniejsze zabarwienie sugeruje piasek bazaltowy. Zewnętrzna warstwa może tworzyć skorupę. Źródło: ESA

28 Wydmy podłużne i barchany rezultat erozji pobliskiego płaskowyżu. Szacowana prędkość przemieszczania się: 1 m na 4000 lat

29 Morze piachu ślady łazika Opportunity na Meridiani Planum

30 Jardangi świadectwa abrazji eolitycznej. Materiał mniej wytrzymały jest zdzierany przez wiatr i niesione przez niego ziarna piasku. Obszar ma 17 x 9 km Źródło: ESA

31 Rozkład grubości warstwy pyłu - korelacja z cechami topograficznymi powierzchni więcej pyłu na obszarach położonych niżej

32 Burze pyłowe - pojawiają się szczególnie często w okolicach peryhelium (lata na półkuli południowej), średnio co 3 marsjańskie lata zdarzają się zjawiska o zasięgu globalnym - wiatr osiąga zwykle prędkości do km/h, w porywach do 60 km/h, w czasie burzy do 150 km/h Źródło: HST

33 Burze pyłowe - średnia temperatura przy powierzchni spada w dzień (o 3 K w 2001) wskutek blokady światła słonecznego, natomiast w nocy jest większa (o 2 3 K, efekt kołderki ) - temperatura atmosfery rośnie nawet o 30 K (absorpcja przez pył)

34 Krótkotrwała burza pyłowa zarejestrowana wokół bieguna północnego w czasie trwającego tam lata, kolejne zdjęcia wykonane co ok. 2 godz. rezultat powstania układu niskiego ciśnienia przemieszczającego się na prawo

35 Wiry pyłowe - pojawiają się we wczesnych godzinach popołudniowych, zwykle latem - do 9 km wysokości, rozrzucają tysiące ton materii każdego dnia

36 Północna wieczna czapa polarna i południowa do ok. 80 równoleżnika N i S mieszanina suchego lodu, wodnego i pyłu o grubości ok. 3 km i wieku rzędu kilku 10 8 lat w czasie zim pokrywy rozrastają się do 60 N i S; grubość nowego śniegu nie przekracza 2 m wiosną najpierw topnieje suchy lód (powyżej 120 C) odsłaniając lód wodny, który następnie sublimuje zwiększając zawartość pary wodnej w atmosferze czapa południowa jest trwalsza, bo położona wyżej (nawet latem temp. oscyluje w granicach 120 C)

37 Północna wieczna czapa polarna w czasie przesilenia letniego pozostał jedynie lód wodny Źródło: ESA

38 Północna wieczna czapa polarna i południowa 3 x 9 km 1 x 1 km twarożek wiejski efekt sublimacji lodu wodnego, zagłębienia o głębokości 2 m i rozmiarach m potrzeba tysięcy lat, aby wytworzyć takie struktury ser szwajcarski efekt topnienia i sublimacji suchego lodu, depresje o średnicach rzędu kilkuset metrów rozdzielone płaskowyżami i wzgórzami do 4 m wysokości

39 Przekrój radarowy przez północną czapę polarną widoczne przynajmniej 4 warstwy mieszaniny lodu i pyłu, a między nimi warstwy czystego lodu świadectwo globalnych zmian klimatu wskutek zmian parametrów orbity i nachylenia osi rotacji litosfera pod czapą jest płaska, co świadczy o jej grubości/sztywności

40 Lawiny w czasie roztopów na brzegach formacji lodowych obserwuje się lawiny mieszaniny pyłu i suchego lodu [powyżej: lawina na stoku 700-m klifu, tuman sięga 50 m wysokości]

41 Wiosenne ciemne plamy Źródło: Arizona State University gejzery/fontanny CO 2 w czasie wiosennych roztopów, ślady znikają po kilku miesiącach

42 Nowe kratery okazja do badań warstwy podpowierzchniowej 6 m średnicy, świadectwo sublimacji lodu?

43 Wieczna zmarzlina w okolicach równikowych tylko duże kratery przypominają kratery błotne wieczna zmarzlina głęboko pod powierzchnią. Czym dalej w stronę biegunów, tym mniejsze kratery wykazują cechy błotne

44 Pole magnetyczne brak pola o charakterze globalnym miejscami obszary namagnesowane (anomalie magnetyczne o rozmiarach do 1000 km, zakopane do głębokości 10 km), w których indukcyjność przy powierzchni może być zbliżona do wartości ziemskiej, pozostałości po dynamie, które zanikło w ciągu 10 9 lat po powstaniu planety

45 Fobos i Deimos Znalezione przez Asaph a Hall a w czasie opozycji w 1877 roku parametr Fobos Deimos półoś wielka 9378 km km okres orbitalny 7 h 39 min 30 h 21 min rozmiar 22 km 12 km