Большая пылевая буря и ее причины

Вернемся к ноябрю 1971 г., когда к Марсу подлетали сразу три космические станции: две советские ("Марс-2" и "Марс-3") и американская "Маринер-9".

Метеорологическая обстановка на Марсе сложилась в это время довольно своеобразная. В июле 1971 г., согласно наблюдениям на Шемахинской астрофизической обсерватории Академии наук Азербайджанской ССР атмосфера планеты была умеренно прозрачна во всех длинах волн, и в ней не наблюдалось ни синих, ни желтых облаков. Южная полярная шапка четко выделялась на фоне материков, превышая их по яркости втрое (в фиолетовых лучах). Была видна и северная полярная шапка. Контраст морей и материков в красных лучах составлял около 30% и был примерно таким, как в первой половине августа 1956 г., до начала пылевой бури.

Как известно, в конце августа - начале сентября 1956 г. в южном полушарии Марса разыгралась сильная пылевая буря, скрывшая на две недели южную полярную шапку и резко понизившая контрасты "моря - материки" (до 10% в красных лучах). Новая пылевая буря, только еще большего масштаба, разыгралась на Марсе во второй половине сентября 1971 г., еще до подлета к планете автоматических межпланетных станций.

В отличие от 1956 г., на этот раз пылевая буря была более длительной и устойчивой. Она началась 22 сентября в светлой области Noachis (в южном полушарии) и к 29 сентября охватила 200 градусов по долготе от Ausonia до Thaurnasia. Яркость и цвет пылевых облаков были такими же, как у светлой области Hellas. 30 сентября исчезла южная полярная шапка. На следующий день пылевые облака закрыли Mare Sirenum, а 5-7 октября - область Solis Lacus. 11 ноября, когда "Маринер-9" на подлете начал фотографировать Марс (с расстояния 1350000 км), пылевая буря продолжалась. Она была столь интенсивной, что, по отзывам американских специалистов, планета имела "венероподобный вид". С расстояний 850000 и 570000 км уже можно было различить отдельные облачные образования.

15-20 ноября наступило, казалось, просветление. Но потом все началось снова. Когда к планете подлетели "Марс-2" и "Марс-3", все южное полушарие планеты было охвачено мощной пылевой бурей, которая до конца года затрудняла научные исследования поверхности Марса с его искусственных спутников. Лишь около 10 января 1972 г. пылевая буря прекратилась, и планета приняла свой обычный вид.

По фотометрическим наблюдениям, произведенным прибором станции "Марс-3" в декабре 1971 г., советским ученым В. И. Морозу и Л. В. Ксанфомалити удалось оценить средний размер частиц пыли: около 1 микрона. Температура поверхности планеты из-за поглощения солнечных лучей пылью понизилась на 10-60°, а температура атмосферы повысилась.

С 22 января по 18 февраля 1972 г. с борта космических аппаратов "Марс-2" и "Марс-3", была проведена большая серия измерений температуры поверхности и подповерхностного слоя планеты, изучался ее рельеф, характеристики атмосферы Марса и околопланетного космического пространства. Данные, полученные в этот период, показали, что пылевая буря окончилась, температура поверхности увеличилась до уровня, ожидаемого при высокой прозрачности атмосферы, возросли контрасты деталей поверхности в красной и ближней инфракрасной областях спектра.

Какие же причины вызвали столь мощную и длительную пылевую бурю? Американские ученые К. Саган, Дж. Веверка и П. Гираш на основании теоретического исследования ветровых режимов на Марсе пришли к выводу, что наиболее эффективным механизмом подъема пыли с марсианской поверхности являются смерчи, или "пылевые дьяволы" (dust devils). Образование смерчей зимой невозможно из-за слабого солнечного нагрева. Летом и в экваториальных районах на плоских пространствах смерчи должны образовываться благодаря интенсивной инсоляции (солнечному нагреву), на склонах же их могут подавлять наклонные ветры. Для подъема пыли нужна скорость ветра в 80 м/сек. На Марсе имеются области, где такие скорости наблюдаются. Смерчи образуются преимущественно вблизи перигелия, когда интенсивность инсоляции на 23% больше, чем во время "среднего" противостояния, и на 47% больше, чем в афелии. Вот почему чаще всего пылевые бури бывают в периоды великих противостояний, когда лето в южном полушарии совпадает с прохождением Марса через перигелий. Замечательно, что пылевые бури 1956 и 1971 гг. начались почти на одинаковых гелиоцентрических долготах Марса (η=341° в 1956 г. и η=346° в 1971 г.), за 30 и 20 суток до летнего солнцестояния в южном полушарии соответственно.

Астрономы ожидали новую пылевую бурю в июле-августе 1973 г., когда Марс должен был вновь пройти через перигелий, но буря "опоздала" - она началась лишь 13 октября появлением трех пылевых облаков в районе Solis Lacus. Гелиоцентрическая долгота Марса была η=24°, в южном полушарии была вторая половина лета. По мнению американских астрономов, пылевая буря 1973 г., продолжавшаяся до ноября, уступает лишь большой пылевой буре 1971 г. и превосходит бурю 1956 г.

Измерения радиояркостной температуры поверхности планеты, проведенные в 1972 г. автоматической станцией "Марс-3", показали, что на глубине нескольких десятков сантиметров температура практически не зависит от времени суток (на самой поверхности суточные колебания температуры достигают 70 градусов). Заметно ослаблены и сезонные изменения температуры на этой глубине: об этом можно было судить по широтному распределению радиояркостной температуры, поскольку в южном полушарии Марса в это время был конец лета, а в северном - конец зимы. Все эти данные указывали на низкую теплопроводность марсианского грунта.

Между тем еще наблюдения инфракрасного излучения Марса позволили определить так называемую тепловую инерцию марсианского грунта, а радионаблюдения - его диэлектрическую проницаемость. Тепловые и электрические параметры тоже свидетельствовали, что наружный слой Марса довольно рыхлый, хотя и не настолько, как в случае Луны.

Рыхлость наружного поверхностного слоя Марса способствует его ветровому разрушению. На сравнительно "крутых" склонах (угол наклона 3°) наиболее мелкие светлые зернышки пыли выдуваются ветрами начисто и переносятся на равнины, поэтому районы со склонами более темные. Так объясняют Саган, Веверка и Гираш темный оттенок морей. Исследования рельефа Марса радиолокационным методом и по интенсивности полос СО₂ в спектре планеты над различными областями подтверждают предположение о том, что моря - не низины, как предполагали раньше, и не возвышенности, как считали Поллак и Саган, а области перепада уровней. Материки покрыты слоем тонко раздробленной светлой пыли, моря - более крупными зернами, возможно, иного состава. Это подтверждают и поляризационные исследования О. Дольфюса. Таково в настоящее время наиболее вероятное объяснение природы марсианских "морей".