Burza piaskowa (Mars)

Burze piaskowe na Marsie osiągają dużą prędkość wiatru około 100 km / h ze względu na rzadką marsjańską atmosferę (około 1,2% gęstości ziemskiej atmosfery) , ale tylko niskie ciśnienie wiatru . Tak więc ich intensywność jest znacznie niższa niż w przypadku burz na Ziemi. Mogą jednak rozszerzać się na duże obszary, a nawet obejmować całą planetę.

Aktualne badania dotyczą między innymi ustalenia, kiedy iw jakich warunkach na Marsie występują globalne burze piaskowe.

Przegląd

i wyświetl informacje o obrazie

Lokalna burza piaskowa na północ od Utopia Planitia , na południe od północnej polarnej czapy lodowej Marsa.
Lewa połowa zdjęcia przedstawia typowy krajobraz północnych równin subpolarnych, na których ukształtowały się liczne pola wydmowe. Pod koniec maja inna, znacznie większa burza rozwinęła się na południowy zachód od niej w Arabia Terra , w obszarze przejściowym z północnych nizin na południowe wyżyny Marsa, która w ciągu kilku tygodni przekształciła się w globalną burzę pyłową obejmującą całą planetę. To była jedna z najsilniejszych burz piaskowych, jakie kiedykolwiek zaobserwowano na Marsie.
Szerokość obrazu: ok. 200 km, po prawej stronie północ ( Mars Express , 3 kwietnia 2018)

Silne wiatry , które często występują na Marsie, mogą wywołać małą burzę piaskową . Mogą one przekształcić się w większe burze. Kiedy już nadejdzie burza, może trwać od tygodni do miesięcy.

Średnio co trzy lata na Marsie (około 5½ roku ziemskiego) normalne burze piaskowe w ciągu kilku tygodni przekształcają się w burze globalne, które obejmują całą planetę. Globalna burza piaskowa zwykle rozpoczyna się na półkuli południowej. Wysadzony pył jest następnie transportowany do innych części planety przez zintensyfikowaną cyrkulację Hadleya . Burze piaskowe występujące na półkuli północnej nie rozprzestrzeniają się globalnie.

Powstanie

• 
• 

  Regionalna burza piaskowa, 25 listopada 2012 r

• 

  18 listopada 2012

Kiedy światło słoneczne pada na ziemię, marsjańskie powietrze w pobliżu gruntu nagrzewa się, podczas gdy górne warstwy atmosfery pozostają chłodne. To powoduje, że warstwy ciepłego i zimnego powietrza są niestabilne. Ciepłe marsjańskie powietrze unosi się i zabiera ze sobą drobny marsjański pył. Niższa grawitacja powierzchniowa Marsa (38% ziemskiego przyspieszenia grawitacyjnego ) sprzyja wznoszeniu się pyłu na większe wysokości.

Pył jest wprowadzany do atmosfery przez kilka różnych mechanizmów, w tym wiatr na powierzchni, diabły pyłowe i zasolenie . Mechanizmy te zależą od wielkości cząstek pyłu. Aby gruboziarniste cząstki wzniosły się w procesie solenia, prędkość wiatru musi osiągnąć wartości od 25 do 30 metrów na sekundę. Zasolenie pyłu zawierającego większe ziarenka może powodować unoszenie się wraz z nim drobniejszych cząstek. Może to następnie prowadzić do lokalnych, regionalnych i globalnych burz pyłowych, ponieważ te drobne cząstki dłużej pozostają w atmosferze. Ponieważ diabły pyłowe są stosunkowo powszechne na powierzchni Marsa, sugeruje się, że one również mogą być odpowiedzialne za podnoszenie wszystkich rozmiarów cząstek pyłu.

Po przedostaniu się do atmosfery pył może tam pozostać przez kilka godzin, dni lub, w przypadku lokalnej burzy pyłowej, przez kilka dni lub tygodni. Pył może być przenoszony do innych miejsc na planecie poprzez globalną cyrkulację ( komórki Hadleya lub fale planetarne) lub przez mezoskalę i lokalne wiatry. Południkowy rosnąco część komórce Hadley wyciągi ciepłego powietrza marsjańskiego do 40 km podczas południowej latem i transportuje go do półkuli północnej. Na zdjęciach MOC obserwowano przepływ cyrkulacji Hadleya na południe w roku marsjańskim (MY) 24, kiedy wystąpiło kilka regionalnych burz pyłowych.

Mechanizm, który powoduje te burze piaskowe na całej planecie, pozostaje słabo poznany. Pył w marsjańskim powietrzu wpływa na temperaturę atmosferyczną i ma znaczący wpływ na ogólną cyrkulację w marsjańskiej atmosferze. Dlatego podczas modelowania globalnych modeli klimatycznych należy wziąć pod uwagę skutki promieniowania pyłu marsjańskiego. W ciągu dnia pył pochłania promieniowanie słoneczne i ogrzewa dolną atmosferę poprzez diabatyczne ogrzewanie . Może to spowodować pył z. B. wpływać na krążenie Hadleya. W porównaniu z atmosferą bezpyłową wzrost zawartości pyłu w atmosferze powoduje rozszerzenie cyrkulacji południkowej w pionie i poziomie.

Większe burze piaskowe występują zwykle latem na marsjańskiej półkuli południowej. Podobnie jak na Ziemi, pory roku na Marsie są spowodowane nachyleniem osi. Jednak orbita Marsa jest znacznie bardziej eliptyczna niż orbita Ziemi. W rezultacie planeta otrzymuje znacznie więcej promieniowania w pobliżu Słońca niż z daleka, a lata na południu są cieplejsze niż na północy. Naukowcy nie są jeszcze pewni, dlaczego między wystąpieniem burz piaskowych są tak długie okresy.

Według Jamesa Shirleya z Jet Propulsion Laboratory , globalne burze piaskowe wydają się być bardziej prawdopodobne w miarę wzrostu orbitalnego pędu Marsa. Inne planety wpływają na pęd Marsa, gdy orbituje on wokół środka ciężkości Układu Słonecznego. Moment obrotowy generowany przez innych ciał układu słonecznego zmienia się z czasem cyklu 2,2 lat. To dłużej niż okres orbitalny Marsa, który wynosi około 1,9 roku. Shirley odkryła, że ​​globalne burze piaskowe występują, gdy ten moment obrotowy wzrasta w pierwszej części sezonu burz piaskowych. Żadna ze znanych globalnych burz pyłowych nie wystąpiła w latach, w których moment obrotowy spadał w pierwszej części sezonu burz piaskowych.

Ta fizyczna hipoteza przewiduje, że słabe sprzężenie orbitalnych i obrotowych ruchów rozległych ciał (podobnie jak innych planet) może powodować modulację prądów krążeniowych w ich atmosferach. Przy tej hipotezie przewiduje się cykle intensyfikacji i osłabienia wielkoskalowych przepływów cyrkulacyjnych, przy czym położenie fazowe tych zmian jest bezpośrednio związane z szybkością zmian momentu pędu orbity względem układu bezwładności. Hipotezę potwierdziły porównania między obliczonymi dynamicznymi szeregami czasowymi szybkości zmian momentu pędu orbity a obserwacjami historycznymi.

Przebieg globalnej burzy piaskowej

Mars przed i podczas burzy piaskowej (lipiec 2018)

Według Gierascha (1974) burza pojawia się w następujący sposób: Jedna lub więcej burz regionalnych rozwija się podczas południowego lata lub wiosny na Marsie w jednym z trzech preferowanych regionów:

• na pochyłych równinach między północno-zachodnim krańcem basenu Hellas i wyżynami Noachis ,
• na równinach na zachód, południe i południowy wschód od Claritas Fossae,
• na równinie Isidis Planitia na wschód od Syrtis Major .

Te lokalne burze piaskowe nadal rozprzestrzeniają się przez okres zwykle czterech dni. W ciągu następnych czterech dni ekspansja nabiera tempa, w miarę łączenia się istniejących ośrodków rozwoju rozwijają się. Początkowo ekspansja sztormowa rozpoczyna się głównie w kierunku wschód-zachód. Po kolejnych 5 do 10 dniach pył opanował całą planetę. Wiele głównych regionów, które utworzyły się w początkowej fazie, pozostaje aktywnych i można je rozróżnić w późniejszych fazach burzy. Gdy tylko duża burza piaskowa osiągnie swoją końcową fazę, ogólna mgła ustępuje w ciągu kilku tygodni.

Lista burz na Marsie

Poniższa tabela zawiera przykłady zaobserwowanych burz pyłowych na Marsie. Od 1924 roku wykryto dziesięć globalnych burz pyłowych. Faktyczna liczba takich zdarzeń jest prawdopodobnie wyższa. Zanim Mars był stale monitorowany przez Orbiters , obserwacje były możliwe tylko za pomocą teleskopów naziemnych . Jednak w sezonie, w którym burze najprawdopodobniej wystąpią, Mars jest słabo położony do obserwacji.

linki internetowe

Indywidualne dowody

1. ^ Niemieckie Towarzystwo Lotnicze: Rocznik . 2002 ( books.google.de ).  : „Atmosfera marsjańska ma gęstość 0,016 kg / m³ (Ziemia 1,293 kg / m³)”
2. ^ Fakt i fikcja marsjańskich burz pyłowych. (Nie jest już dostępne w Internecie). National Aeronautics And Space Administration, zarchiwizowane od oryginału w dniu 18 czerwca 2018 r . ; dostęp 18 czerwca 2018 r . 
3. ↑ James H. Shirley, Michael A. Mischna: Sprzężenie orbitowo-spinowe i międzyroczna zmienność występowania burzy piaskowej na Marsie na skalę globalną. Źródło 15 sierpnia 2018 r . 
4. ↑ Gierasch, PJ: Martian Dust Storms. (PDF) Pobrano 22 lipca 2018 r . 
5. ↑ Richard W. Zurek: Marsjańskie wielkie burze pyłowe: aktualizacja. (PDF) Pobrano 22 lipca 2018 r . 
6. ↑ James H. Shirley, Michael A. Mischna: Sprzężenie orbitowo-spinowe i międzyroczna zmienność występowania burzy piaskowej na Marsie na skalę globalną . W: Planetary and Space Science . taśma 139 , 16 kwietnia 2016, s. 37-50 , doi : 10.1016 / j.pss.2017.01.001 , arxiv : 1605.01452 [abs] . 
7. ↑ Guy Webster, NASA: Badanie przewiduje następną globalną burzę pyłową na Marsie. NASA, 5 października 2016, obejrzano 22 sierpnia 2018 .