Fragen Sie Ethan: Warum ist der Himmel auf dem Mars hell und rot?

Das Bild vom Opportunity Rover zeigt einen Teil des „Tals des Marathons“, wie es vom nördlichen Teil aus aussieht. Das Bild wurde am 13. März 2015 vom Pancam Mars Rover aufgenommen.

Sie können viel über die Welt lernen, indem Sie ihre Atmosphäre studieren. Auf der Erde sagen uns beispielsweise die optischen Eigenschaften des durch unsere Atmosphäre hindurchtretenden Lichts über seine Zusammensetzung, seinen Reflexionskoeffizienten, seine Dichte und vieles mehr. Wenn unsere Atmosphäre viel dünner und weniger dicht wäre, wäre der Himmel nicht so blau, die Sonnenuntergänge wären nicht so rot und insgesamt wäre die Helligkeit des Himmels geringer. Auf dem Mars beträgt die Dichte der Atmosphäre 0,7% der Dichte der Erde, so dass die Atmosphäre selbst bei geringerer Schwerkraft im Vergleich zu unserer sehr dünn und dünn ist. Warum scheint der Marshimmel in den Bildern der Marsrover so hell zu sein? Dies ist die Frage, die unser Leser stellt:

Wir Physiker wissen, dass der Himmel durch das auf die Atmosphäre gestreute Sonnenlicht an Helligkeit gewinnt. Die Helligkeit des Himmels hängt direkt mit der Masse der Materie in der Atmosphäre zusammen. Aber was sehen wir in den Bildern, die mit Neugier, Geist und Gelegenheit erhalten wurden? Unglaublich heller Himmel und unglaublich verschwommene Berge. Wie kannst du das erklären?

Das Selbstporträt von Curiosity aus dem Jahr 2015. Dieser Rover ist die schwerste aller Ladungen, die auf der Marsoberfläche gelandet sind, und selbst wiegt weniger als eine Tonne. Die Qualität seiner Kamera reicht jedoch aus, um den Marshimmel in denselben Farben zu sehen, in denen das menschliche Auge ihn sehen würde.

Es besteht kein Zweifel, dass der Himmel des Mars rot und hell ist, nicht wie man es erwarten würde. Er extrapoliert nur aus der Erdatmosphäre und verwandelt sie in eine immer dünnere. Diese Frage wird ständig Gegenstand von Verschwörungstheorien, denn was wir auf der Marsoberfläche sehen, unterscheidet sich sehr von dem, was wir dort erwartet hatten. Was könnte der Grund sein?



Die Besonderheiten des Mars haben sich aufgrund seiner geologischen Geschichte weiterentwickelt, aber die Farbe der Atmosphäre hängt stark davon ab, wie, wann und wo sie betrachtet werden soll. Sie kann je nach einer Reihe von Faktoren von gelbbraun über rot bis blau variieren.

Bevor Ihre Vorstellungskraft voreilige Schlussfolgerungen zieht, die einige Leute wahrscheinlich sofort in Betracht ziehen werden - zum Beispiel, dass alle von der NASA veröffentlichten Fotos tatsächlich bearbeitete Fotos von der Erde sind -, möchte ich Ihnen ein Bild der Erde zeigen, das keine Änderungen erfahren hat .



US-Luftwaffenstützpunkt Al-Takadum im Irak, auch als Luftwaffenstützpunkt TQ bekannt , während eines Sandsturms auf der Erde

Erinnert Sie dieses Foto an die Fotos, die Sie vom Mars gesehen haben? Wahrscheinlich, je nachdem, welche Bilder vom Mars in den Sinn kommen - und Sie könnten auch denken, dass der Himmel auf dem Mars nicht gelb, sondern rot sein sollte.

Mit anderen Worten, Sie würden ein ähnliches Foto bevorzugen:


Sandsturm in einer unbekannten Wüste, Mai 2006

Diese Fotos wurden überhaupt nicht bei Sonnenuntergang aufgenommen, sondern unter ganz bestimmten Bedingungen auf der Erde. Sie wurden nämlich in Gegenwart einer großen Anzahl von Partikeln in der Atmosphäre hergestellt. Wenn Sie an Orten mit hohem Smoggehalt, Luftverschmutzung oder Waldbränden in der Nähe waren , müssen Sie etwas gesehen haben, das mit einem Wüstensandsturm oder einer Marsatmosphäre vergleichbar ist.

Wenn Sie sich die Fotos des Mars ansehen, die von verschiedenen Rovers an verschiedenen Orten aufgenommen wurden, werden Sie feststellen, dass die Farben sehr unterschiedlich sind.



Die Oberfläche des Mars ist für die bekannten Lebensformen schrecklich unwirtlich. Berge in der Ferne und am Himmel sehen je nach Dichte der Partikel in der Atmosphäre unterschiedlich aus.

Was verursacht diese Nichtübereinstimmung?

Hier spielen viele Faktoren eine Rolle. Mars Rover-Kameras - leicht voneinander verschieden - spielen eine Rolle. Dies ist jedoch kein wesentlicher Faktor für die Farbänderung. Es gibt physikalische Erklärungen für den Unterschied zwischen Landschaft und Himmel. Unter ihnen:

• Die Menge und Dichte des Staubes in der Marsatmosphäre während des Schießens;
• Die physikalische Größe von Staubpartikeln, die sich zeitlich und räumlich ändert;
• Der Standort der Sonne am Himmel relativ zur Kamera.

Variationen des Bildes, das wir beim Betrachten des Mars sehen, können die schwer fassbaren, aber äußerst wichtigen Eigenschaften dieser Welt und ihrer Atmosphäre demonstrieren.



Hubbles Marsbilder, insbesondere mit Wolken und Eis, zeigen die blaue Farbe dieses Teils der Welt und zeigen die Größe der Eispartikel in der Marsatmosphäre an.

Wie zum Beispiel erscheint der Marshimmel manchmal blau? Das Bild oben, das vom Hubble-Teleskop aus der Ferne aufgenommen wurde, entspricht dem, was Mars Passfinder zum ersten Mal auf der Oberfläche gesehen hat - dem Himmel, den Wassereiswolken aus sehr kleinen Partikeln bedecken können. Sie sind vielleicht zehnmal kleiner als normaler Marsstaub und tausendmal kleiner als die Dicke eines menschlichen Haares. Diese Teilchen, die kleiner als die Wellenlänge des sichtbaren Lichts sind, erscheinen im blauen Teil der Welt hell, sind jedoch im roten Licht praktisch unsichtbar. Daraus lernen wir eine wichtige wissenschaftliche Lektion: Die Eispartikel in den Marswolken sind extrem klein.

Auf der Erde sieht bei Sonnenuntergang oder Sonnenaufgang der Himmel auf der der Sonne gegenüberliegenden Seite, frei von Partikeln, blau aus, obwohl die Sonne und ihre Umgebung rot aussehen. Was passiert auf dem Mars?



Ein Weitwinkelfoto des Sonnenuntergangs auf dem Mars, aufgenommen vom Spirit Rover im Jahr 2005. Beachten Sie die bläuliche Farbe neben der Sonne und vergleichen Sie sie mit der rötlichen Farbe anderer Teile des Himmels.

Der Himmel des Mars in der Nähe der Sonne scheint blau und der Himmel weit davon entfernt - rot. Die Sonnenscheibe scheint fast weiß mit einem hellblauen Farbton. Dies ist nicht mit Wolken oder Eis verbunden, sondern nur mit Marsstaub, der die Atmosphäre des Planeten durchdringt. Staub in der Atmosphäre absorbiert wie der Staub von Sandstürmen auf der Erde blaues Licht, weshalb der Himmel größtenteils rot wird. Aufgrund der Größe der Staubpartikel streut der Staub jedoch im Bereich neben der Sonne ein wenig blaues Licht. Wenn Sie den Sonnenuntergang auf dem Mars betrachten, wie es Curiosity im Jahr 2015 getan hat, können Sie den unglaublichen visuellen Effekt der untergehenden blauen Sonne sehen.


Sonnenuntergang, Blick vom Gale Crater; Foto aufgenommen mit Neugier 15. April 2015

Der Mars sieht überhaupt nicht so aus, wie wir es vor unserer Ankunft erwartet hatten, weil er voller Staub ist - nicht nur auf der Oberfläche des roten Planeten, sondern in der gesamten Atmosphäre. Natürlich treten manchmal Sandstürme auf dem Mars auf, was diesen Effekt weiter verstärkt, und manchmal nehmen die Dichte und Menge des Staubes zu oder ab, und dies beeinflusst das Bild. Dies ist jedoch nicht nur die transparente Atmosphäre, die der Erde vertraut ist. Der Staub ist darin suspendiert, wodurch entfernte Objekte schlecht sichtbar sind. Die Staubpartikel auf dem Mars sind groß, sie absorbieren hauptsächlich blaues Licht, was bedeutet, dass das von den Partikeln reflektierte Licht hauptsächlich rot ist. Aufgrund der großen Anzahl von Partikeln wird der Marshimmel auch heller als erwartet - heller als wenn dieser Staub nicht wäre.



Mars und seine subtile Atmosphäre, gesehen vom Raumschiff der Wikinger in den 1970er Jahren. Die Atmosphäre hat aufgrund des Vorhandenseins von Staub eine hellrote Farbe.

Wir mussten nicht einmal auf dem Mars landen, um dies zu sehen: Der Missionsapparat der Wikinger , der sich in den 1970er Jahren dem Mars näherte, untersuchte die Marsatmosphäre sorgfältig aus dem Weltraum. Das rote Leuchten war aus einer Entfernung von Zehntausenden von Kilometern deutlich sichtbar und blockierte mehr Licht als ohne Staub. Die Wissenschaftler konnten die Mineralogie des Marsstaubs sogar nur anhand der Auswirkungen der Lichtabsorption verstehen. Gesamt:

• Die Marswolken bestehen aus winzigen Eispartikeln;
• Auf dem Mars gibt es viel mehr Staub als auf der Erde.
• Staubrot;
• Es absorbiert hauptsächlich blaues Licht;
• Rotes Licht wird hauptsächlich von ihm auf der Linie der direkten Sichtbarkeit der Sonne reflektiert;
• Aus diesem Grund scheint der Himmel rot zu sein, der Himmel in der Nähe der Sonne ist blau, die fernen Berge sind verschwommen und die Wolken sind blau.

Daher sieht die Atmosphäre auf dem Mars genau so aus, und dies wird durch über Jahrzehnte gesammelte Beweise bestätigt. Sie können die Physik der Erdatmosphäre nicht auf den Mars anwenden und auf ein aussagekräftiges Ergebnis hoffen. Mars ist buchstäblich eine ganz neue Welt.