Исследовать Марс удобнее всего тогда, когда Земля окажется точно между ним и Солнцем. Такие моменты (они называются противостояниями) повторяются каждые 26 месяцев. В течение того месяца, когда происходит противостояние, и в последующие три месяца Марс пересекает меридиан близ полуночи; он виден на протяжении всей ночи и сверкает как звезда - 1й звездной величины, соперничая по блеску с Венерой и Юпитером. Орбита Марса довольно сильно вытянута, поэтому расстояние от него до Земли от противостояния к противостоянию заметно меняется. Если Марс попадает в противостояние с Землей в афелии, расстояние между ними превышает 100 млн км. Если же противостояние происходит при наиболее благоприятных условиях, в перигелии марсианской орбиты, это расстояние уменьшается до 56 млн километров. Такие "близкие" противостояния называются великими и повторяются через 15-17 лет. Последнее великое противостояние произошло в августе 2003 года (величайшее противостояние).
     На рис.: противостояния Марса с 1997 г. по 2010 г. Вдоль орбиты Земли (внутренняя окружность) указаны месяцы ее прохождения по данному участку. У орбиты Марса (наружная окружность) указаны точки перигелия (Р) и афелия (А). На линиях, соединяющих планеты в момент противостояния, указан год и минимальное расстояние до Марса в астрономических единицах.
     Противостояние 2003 года произошло с 27 по 28 августа. Расстояние между Землей и Марсом составило 55.758006 млн км (0.37271925 а.е.). За 52 года (1969-2020 гг) произошло и произойдет 25 противостояний. Четыре из них (1971, 1988, 2003 и 2018 гг.) были великими противостояниями. Побитие этого великого противостояния произойдет лишь через 284 года.

Исследовать Марс удобнее всего тогда, когда Земля окажется точно между ним и Солнцем. Такие моменты (они называются противостояниями) повторяются каждые 26 месяцев.

Редкие моменты противостояний Марса и Земли

Марс имеет фазы но, поскольку он расположен дальше от Солнца, чем Земля, полной смены фаз у него не бывает - максимальный "ущерб" - фаза Луны за 3 дня до полнолуния или спустя 3 дня.

     Марс имеет фазы но, поскольку он расположен дальше от Солнца, чем Земля, полной смены фаз у него (как и у других внешних планет) не бывает - максимальный "ущерб" соответствует фазе Луны за три дня до полнолуния или спустя три дня после него.
     Ось вращения Марса наклонена относительно плоскости его орбиты на 22°,т.е. всего на 1,5° меньше, чем ось вращения Земли наклонена к плоскости эклиптики. Перемещаясь по орбите, он поочередно подставляет Солнцу то южное, то северное полушарие. Поютому на Марсе так же, как и на Земле, происходит смена времен года, только тянутся они почти в два раза дольше. А вот марсианский день мало отличается от земного сутки там длятся 24 ч 37 мин.
     Вследствие малой массы сила тяжести на Марсе почти в три раза ниже, чем на Земле. В настоящее время структура гравитационного поля Марса детально изучена. Она указывает на небольшое отклонение от однородного распределения плотности в планете. Ядро может иметь радиус до половины радиуса планеты. По-видимому, оно состоит почти из чистого железа или сплава Fe-FeS (железо-сульфид железа) и, возможно, растворенного в них водорода. По-видимому, ядро Марса частично или полностью пребывает в жидком состоянии. Наличие у планеты собственного, хотя и очень слабого, магнитного поля, обнаруженного с помощью космических аппаратов серии "Марс", подтверждает это.
     Марс должен иметь мощную кору толщиной 70-100 км. Между ядром и корой находится силикатная мантия, обогащенная железом. Красные окислы железа, присутствующие в поверхностных породах, определяют цвет планеты.
     Сейчас Марс продолжает остывать. Сейсмическая активность планеты слабая. Сейсмограф на американском посадочном аппарате "Викинг-2" за год работы зафиксировал только один легкий толчок, и то скорее всего вызванный не тектоническими процессами, а падением крупного метеорита. Тектонический режим Марса отличается от режима тектоники плит, характерного на Земле. Ведь для последнего необходимо, чтобы основная масса выплавляющегося материала снова затягивалась в мантию вместе с океанической корой. На Марсе же мантийная конвекция не выходит на поверхность и выплавляющаяся базальтовая магма идет на наращивание коры. Эти отличия объясняются прежде всего малой массой Марса (в десять раз меньше земной) и, конечно, тем, что он сформировался дальше от Солнца, вблизи гигантского Юпитера, оказавшего значительное влияние на процесс его образования.
     Экваториальный радиус планеты равен 3394 км, полярный - 3376,4 км. Уровень поверхности в южном полушарии в среднем на 3-4 км выше, чем в северном. Участки поверхности Марса, покрытые кратерами, похожи на лунный материк. Если мысленно разделить планету пополам большим кругом, наклоненным на 35° к экватору, то между двумя половинами Марса имеется заметное различие в характере поверхности. Южная часть имеет в основном древнюю поверхность, сильно изрытую кратерами. В этом полушарии расположены главные ударные впадины - равнины Эллада, Аргир и Исиды. На севере доминирует более молодая и менее богатая кратерами поверхность. Значительная часть поверхности Марса представляет собой более светлые участки («материки»), которые имеют красновато-оранжевую окраску; 25% поверхности - более темные «моря» серо-зеленого цвета, уровень которых ниже, чем «материков». Перепады высот весьма значительны и составляют в экваториальной области примерно 14-16 км, но имеются и вершины, вздымающиеся значительно выше. Самые высокие области - большие вулканические купола гор Фарсида и равнины Элизий. Над обеими областями доминируют несколько огромных потухших вулканов, самым большим из которых является Арсия (27 км) и Олимп (26 км) в возвышенной области Тараис в северном полушарии. Это самые высокие вулканы в Солнечной системе - щитовые. Для сравнения щитовые вулканы Гавайских островов на Земле возвышаются над морским дном всего на 9 км. Щитовые вулканы растут в высоту постепенно, в результате повторных извержений из одного и того же жерла. Хотя в настоящее время эти вулканы, по-видимому, уже не являются действующими, они, вероятно, образовались раньше и были активными намного дольше, чем любые вулканы на Земле. При этом горячие вулканические точки на Земле с течением времени изменяли свое местоположение из-за постепенного движения континентальных плит, так что для "построения" очень высокого вулкана в каждом отдельном случае времени не хватало. Кроме того, низкое тяготение позволяет изверженному веществу образовывать на Марсе намного более высокие структуры, которые не обрушиваются под тяжестью.

     Еще в 1659 г. нидерландский ученый Христиан Гюйгенс впервые описал темные области на Марсе. Приблизительно в то же время итальянец Джованни Доменико Кассини обнаружил на планете полярные шапки. До полетов к Марсу разгадать природу деталей марсианского диска не удавалось, хотя на этот счет высказывалось множество гипотез. Только в 60-70х гг. XX столетия фотографии советских "Марсов" и американских "Маринеров" позволили исследовать рельеф красной планеты с близкого расстояния, а Викинги "перенесли" нас прямо на ее поверхность. На первый взгляд поверхность Марса напоминает лунную. Однако на самом деле его рельеф отличается большим разнообразием. На протяжении долгой геологической истории Марса его поверхность изменяли извержения вулканов и марсотрясения. Глубокие шрамы на лице бога войны оставили метеориты, ветер, вода и льды.
     Поверхность планеты состоит как бы из двух контрастных частей: древних высокогорий, покрывающих южное полушарие, и более молодых равнин, сосредоточенных в северных широтах. Кроме того, выделяются два крупных вулканических района - Элизиум и Фарсида. Разница высот между горными и равнинными областями достигает 6 км. Почему разные районы так сильно отличаются друг от друга, до сих пор не ясно полностью (вода в древности - основная гипотеза или падение астероида).
     Высокогорная часть сохранила следы активной метеоритной бомбардировки, происходившей около 4 млрд. лет назад. Метеоритные кратеры покрывают 2/3 поверхности планеты. На старых высокогорьях их почти столько же, сколько на Луне. Но многие марсианские кратеры из-за выветривания успели "потерять форму". Некоторые из них, по всей видимости, когда-то были размыты потоками воды. Северные равнины выглядят совершенно иначе. 4 млрд. лет назад на них также было множество метеоритных кратеров. Но потом катастрофическое событие, о котором мы уже упоминали, стерло их с 1/3 поверхности планеты и ее рельеф в этой области начал формироваться заново. Отдельные метеориты падали туда и позже, но в целом ударных кратеров на севере мало.

Самый высокий пик на Марсе и самый большой вулкан Солнечной системы. Возвышается на 27 км выше опорного уровня (определенного по измерениям атмосферного давления)

Вулкан "Олимп" - самая высокая гора

Долина Маринера - по восточному краю поднятия Фарсида Марс кажется расколотым какими-то катастрофическими силами. В глубину она достигает 7 км при макс. ширине в 200 км.

     Облик этого полушария определила вулканическая деятельность. Некоторые из равнин сплошь покрыты древними изверженными породами. Потоки жидкой лавы растекались по поверхности, застывали, по ним текли новые потоки. Эти окаменевшие "реки" сосредоточены вокруг крупных вулканов. На окончаниях лавовых языков наблюдаются структуры, похожие на земные осадочные породы. Вероятно, когда раскаленные изверженные массы растапливали слои подземного льда, на поверхности Марса образовались достаточно обширные водоемы, которые постепенно высыхали. Взаимодействие лавы и подземного льда привело также к появлению многочисленных борозд итрещин. На далеких от вулканов низменных областях северного полушария простираются песчаные дюны. Особенно много их у северной полярной шапки.
     Обилие вулканических пейзажев свидетельствует о том, что в далеком прошлом Марс пережил достаточно бурную геологическую эпоху, скорее всего она закончилась около миллиарда лет назад. Наиболее активные процессы происходили в областях Элизиум и Фарсида. В свое время они буквально были выдавлены из недр Марса и сейчас возвышаются над его поверхностью в виде грандиозных вздутий: Элизиум высотой 5 км, Фарсида - 10 км. Вокруг этих вздутий сосредоточены многочисленные разломы, трещины, гребни - следы давних процессов в марсианской коре. Наиболее грандиозная система каньонов глубиной несколько километров - долина Маринера - начинается у вершины гор Фарсида и тянется на 4 тыс. километров к востоку. В центральной части долины ее ширина достигает нескольких сот километров. В прошлом, когда атмосфера Марса была более плотной, в каньоны могла стекать вода, создавая в них глубокие озера.
     Вулканы Марса - по земным меркам явление исключительное. Но даже среди них выделяется Олимп (самая большая гора в Солнечной системе), расположенный на северо-западе гор Фарсида. Диаметр основания этой горы достигает 550 км, а высота ее 27,4 км, т.е. она в три раза превосходит Эверест, высочайшую вершину Земли. Олимп увенчан огромным 60-километровым кратером (по площади равен Лос-Анджелесу). Около Олимпа есть и другие гигантские вулканы: гора Аскрийская, гора Павлина и гора Арсия, высота которых превышает 20 км. Есть другой район древних вулканов - Элизтум - возвышается над окружающим пейзажем на 5 км. К востоку от самой высокой части гор Фарсида обнаружен другой крупный вулкан - Альба. Хотя он не может соперничать с Олимпом по высоте, диаметр его основания почти в три раза больше. Эти вулканические конусы возникли в результате спокойных излияний очень жидкой лавы, похожей по составу на лаву земных вулканов Гавайских островов. Следы вулканического пепла на склонах других гор позволяют предположить, что иногда на Марсе происходили и катастрофические извержения.
     В прошлом огромную роль в формировании марсианского рельефа играла проточная вода. На первых снимках "Маринера-4" Марс предстал перед астрономами пустынной и безводной планетой. Но когда поверхность планеты удалось сфотографировать с близкого расстояния, оказалось, что на старых высокогорьях часто встречаются словно бы оставленные текущей водой промоины. Некоторые из них выглядят так, будто много лет назад их пробили бурные, стремительные потоки. Тянуться они иногда на многие сотни километров. Часть этих колоссальных "ручьев" обладает довольно почтенным возрастом. Другие долины очень похожи на русла спокойных земных рек. К ним подходят многочисленные притоки, вниз по течению ширина их увеличивается. Своим появлением они, вероятно, обязаны таянию подземного льда.
     Рельеф полярных областей Марса формировался и ныне формируется за счет процессов, связанных с изменениями полярных шапок. От обоих полюсов на сотни километров к экватору тянутся нагромождения осадочных пород толщиной 4-6 км на севере и 1-2 км на юге. Их поверхность изрезана трещинами и обрывами. Трещины закручиваются вокруг полюсов: против часовой стрелки на северном полюсе и по часовой на южном. Нагромождения имеют слоистую структуру, что, вероятно, объясняется периодическими изменениями климата Марса.

      Гора Олимп (Olympus Mons) - Самый высокий пик на Марсе и самый большой вулкан Солнечной системы. Возвышается на 27 км выше опорного уровня (определенного по измерениям атмосферного давления). Этот гигантский щитовой вулкан, имеющий в поперечнике около 700 км, подобен вулканам на Земле, но его объем по крайней мере в пятьдесят раз превышает самый близкий земной эквивалент. Кальдера имеет диаметр около 90 км, причем гора окружена откосом высотой по крайней мере 4 км. Более старые вулканические породы, сглаженные и разрушенные ветром, окружают главный пик, образуя область ореала. Гора Олимп расположена в северо-западной части гор Фарсида и ранее называлась "Олимпийские снега", поскольку облака, постоянно клубящиеся над этой областью, для земных наблюдателей выглядели как светлое пятно.
      Плато Солнца (Solis Planum) - Древняя вулканическая равнина на Марсе, лежащая к югу от долины Маринер. При визуальном наблюдении внутри этой области видно изменяющееся темное пятно ("озеро"), благодаря чему вся структура получила популярное название "Марсианский глаз".
      Равнина Амазония (Amazonis Planitia)- Слабоокрашенная равнина в северной экваториальной области Марса. Довольно молода, породы имеют возраст 10-100 млн. лет. Часть этих пород представляют собой застывшую вулканическую лаву. Как таковых вулканов в виде гор с кратерами в центре здесь нет, а лава изливалась из трещин марсианской коры. Особенно интересно то, что были найдены следы обширных разливов лавы, которые происходили неоднократно, и лава текла по той же системе протоков, что и вода (или лед). На основании исследований этих многослойных структур, образовавшихся в результате повторяющихся извержений, можно сделать вывод о том, что, вполне возможно, вулканические процессы идут на Марсе и сейчас, и относительно скоро (через несколько десятков миллионов лет) по поверхности Марса может снова потечь лава.
      Земля Аравия - после измерений, проведённых "Mars Global Surveyor", стало известно, что она находится километром ниже окрестных плоскогорий. Учёные полагают, что это свидетельствует о том, что регион подвергался эрозии. Эрозия могла быть вызвана разными причинами: вулканической деятельностью, ледниками, ветром. Однако, по мнению учёных, огромные размеры области, подвергшейся её воздействию, свидетельствуют, что эрозия на Земле Аравия была вызвана текущей водой. Подтверждение этому, возможно, будет получено через три года. Весьма вероятно, что именно Земля Аравия станет одной из точек, в которой в 2004 году совершит посадку аппарат "Mars Rover".
      Равнина Аргир (Argyre Planitia) - Круглая ударная впадина (900 км в диаметре), расположенная в южном полушарии Марса.
      Равнина Аркадия (Arcadia Planitia) - Равнина в северном полушарии Марса.
      Равнина Утопия (Utopia Planitia) - Обширная равнина с небольшим количеством кратеров в северном полушарии Марса. Место посадки АМС "Викинг-2". Панорамные изображения, переданные на Землю спускаемым аппаратом "Викинга", показали поверхность усеянную множеством валунов, сложенных из текстурированных пород.
      Равнина Хриса (Chryse Planitia) - Круглое плато, почти наверняка ударный бассейн, в северной экваториальной области Марса. Место посадки зонда "Викинг-1".
      Равнина Элизий (Elysium Planitia). К юго-западу от Олимпа находится поднятие Элизий - огромная возвышенность, увенчанная тремя вулканами. Самый высокий из них - гора Элизий возвышается на 9 км над окружающими равнинами. К юго-востоку от Олимпа на расстоянии 1600 км начинается еще более громадная возвышенность, известная как поднятие Фарсида. Она вздымается на 10 км над условным уровнем моря и простирается более чем на 4 тысячи км с севера на юг и на 3 тысячи км с востока на запад, т.е. равняется по своим размерам Африке к югу от реки Конго. В свою очередь она увенчана тремя гигантскими щитовыми вулканами - Арсией, Павлиньим и Аскрейским, известными под общим названием “Горы Фарсида”. Расположенные на широких плечах поднятия Фарсида, они вздымают свои пики на высоту в 20 км над уровнем моря и остаются видимыми для космических кораблей даже во время сильнейших пылевых бурь.
      Долина Маринера - по восточному краю поднятия Фарсида Марс кажется расколотым какими-то катастрофическими силами. Среди причудливого переплетения связанных между собой каньонов и впадин, известного под названием Лабиринт Ночи, поверхность планеты взрывает чудовищная извилистая борозда, которая тянется на расстояние в 4500 км на восток почти параллельно экватору, между пятой и двадцатой параллелями южной широты. Это-долина Маринеров, названная в честь “Маринера-9”-первого космического корабля, сфотографировавшего ее. В глубину она достигает 7 км при максимальной ширине в 200 с лишним км. Для сравнения, она в 4 раза глубже, в 6 раз шире и более чем в 10 раз длиннее Большого Каньона в США. Восточная оконечность долины Маринеров поворачивает на север к экватору и вливается в так называемую “хаотическую местность” - истерзанный и развороченный ландшафт из массивных останков, долин и изломов. Из северной части этой хаотичной зоны появляются глубоко врезанные, очень широкие и длинные каналы - Симуд, Тиу и Арес (в последнем 4 июля 1997 года совершил посадку спускаемый аппарат НАСА “Глобал Сервейер”). Эти каналы пересекают дно огромной котловины, известной под названием равнина Хриса, где к ним присоединяются другие каналы, в том числе и Касей, который выходит из северной части центральной секции каньонов Маринеров и тянется на 3 тысячи км.
      Равнина Эллада (Hellas Planitia) - Ударная впадина почти круглой формы диаметром 1800 км на поверхности Марса. Равнина Эллада, выделяющаяся светлым цветом, уже давно нанесена на карты Марса. Раньше ее называли просто "Эллада".