![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/c96/b99/043/c96b990436645480bbfc20856375aa90.jpg)
Изображение с марсохода Оппортьюнити демонстрирует часть «Долины Марафона», как она выглядит с северной части. Изображение было сделано камерой марсохода Pancam 13 марта 2015.
О мире можно узнать очень многое, изучая его атмосферу. К примеру, на Земле оптические свойства света, проходящего через нашу атмосферу, сообщают нам о её составе, коэффициенте отражения, плотности и прочем. Если бы наша атмосфера была гораздо тоньше и менее плотной, небо было бы не таким голубым, закаты – не такими красными, и в целом яркость неба была бы меньше. На Марсе плотность атмосферы составляет 0,7% от Земной, так что даже с меньшей гравитацией его атмосфера очень тонкая и разреженная по сравнению с нашей. Так почему же на изображениях, полученных с марсоходов, марсианское небо кажется таким ярким? Именно такой вопрос задаёт наш читатель:
Мы, физики, знаем, что яркость небо приобретает благодаря солнечному свету, рассеивающемуся на материи атмосферы. Яркость неба напрямую связана с массой материи атмосферы. Но что мы видим на изображениях, полученных с Кьюриосити, Спирит и Оппортьюнити? Невероятно яркое небо и невероятно расплывчатые горы. Как вы можете это объяснить?
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/18f/cb8/83a/18fcb883ac4defbc5231314210c7636f.jpg)
Автопортрет Кьюриосити от 2015. Этот марсоход – самый тяжёлый из всех приземлявшихся на поверхность Марса грузов, и даже он весит меньше тонны. Качество его камеры, однако, достаточное для того, чтобы видеть небо Марса в тех же цветах, в каких его видел бы глаз человека.
Сомнений нет, небо Марса красное и яркое, не такое, как можно было бы ожидать, просто экстраполируя на основании атмосферы Земли, превратив её в более тонкую и разреженную. Этот вопрос постоянно становится темой теорий заговора, поскольку то, что мы видим на поверхности Марса, сильно отличается от того, что мы ожидали там увидеть. Что может быть тому причиной?
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/23e/f61/a12/23ef61a121c4fb46f98e1b372f753934.jpg)
Отличительные черты Марса развились из-за его геологической истории, но цвет атмосферы сильно зависит от того, как, когда и где на неё посмотреть. Он может варьироваться от жёлто-коричневого до красного и голубого, в зависимости от набора факторов.
Перед тем, как ваше воображение станет делать поспешные выводы, которые наверняка сразу же начнут рассматривать некоторые люди – например, что все фото, выпущенные НАСА, на самом деле являются подредактированными фотографиями с Земли – позвольте мне показать вам изображение Земли, которое никаким модификациям не подвергалось.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/108/36b/a11/10836ba11baac016e5c4c0f57ed32aba.jpg)
База ВВС США Аль-Такадум в Ираке, также известная, как Air Base TQ, во время песчаного шторма на Земле
Напоминает ли эта фотография виденные вами фотографии Марса? Вероятно, в зависимости от того, какие изображения Марса приходят вам на ум – а ещё вы можете подумать о том, что на Марсе небо должно быть не жёлтым, а красным.
Иначе говоря, вы бы предпочли подобную фотографию:
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/2c0/d11/2d3/2c0d112d3746a7925914fcc792907e3c.jpg)
Песчаная буря в неизвестной пустыне, май 2006
Эти фотографии были сделаны вовсе не на закате, но они были сняты при весьма определённых условиях на Земле. А именно, они были сделаны при наличии большого количества частиц в атмосфере. Если вы бывали в местах с большим содержанием смога, загрязнением воздуха или горящих недалеко лесных пожарах, вы наверняка видели нечто сравнимое с тем, как выглядит песчаная буря в пустыне или марсианская атмосфера.
Если вы взглянете на фотографии Марса, полученные различными марсоходами в различных местах, вы увидите, что цвета варьируются довольно сильно.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/d7a/d8c/da8/d7ad8cda8713fa7d96efe0efa764e0c1.jpg)
Поверхность Марса ужасно негостеприимна для известных нам форм жизни. Горы вдалеке и небо будут выглядеть по-разному в зависимости от плотности частиц в атмосфере.
Из-за чего происходит такое несоответствие?
Тут играет роль множество факторов. Камеры марсохода – немного отличающиеся друг от друга – действительно играют роль. Но это не основной фактор изменения цветов; существуют физические объяснения различия ландшафтов и неба. Среди них:
- Количество и плотность пыли в марсианской атмосфере во время съёмки;
- Физический размер частиц пыли, изменяющийся во времени и пространстве;
- Расположение Солнца в небе относительно фотоаппарата.
Вариации той картинки, что мы видим, глядя на Марс, могут демонстрировать неуловимые, но чрезвычайно важные свойства этого мира и его атмосферы.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/fc0/27f/0e8/fc027f0e869bdb9d1cc41ca2a1301178.jpg)
Снимки Марса с Хаббла, в особенности участки с облаками и льдом, демонстрируют голубой цвет этой части мира, что говорит о размере частиц льда в атмосфере Марса.
Почем, к примеру, небо Марса иногда кажется голубым? Изображение выше, сделанное издалека телескопом Хаббла, соответствует тому, что впервые увидел на поверхности Марс Пасфайндер – небо, которое могут покрывать облака водяного льда, состоящие из очень малых частиц. Они, возможно, в десять раз меньше в размере, чем обычная марсианская пыль, и в тысячу раз меньше толщины человеческого волоса. Эти частицы, будучи меньше, чем длина волны видимого света, кажутся яркими в голубой части света, но практически не видны в красном свете. Из этого мы усваиваем важный научный урок: частицы льда в облаках Марса чрезвычайно малы.
На Земле во время заката или восхода небо на противоположной от Солнца стороне, свободное от частиц, выглядит голубым, несмотря на то, что Солнце и его окрестности выглядят красными. А что происходит на Марсе?
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/441/17b/e5a/44117be5afcefde46c52352f1153b832.jpg)
Широкоугольная фотография заката на Марсе, сделанная марсоходом Спирит в 2005. Отметьте голубоватый цвет рядом с Солнцем, и сравните его с красноватым цветом других частей неба.
Небо Марса рядом с Солнцем кажется голубым, а небо далеко от него – красным. Диск Солнца кажется почти белым, с лёгким голубым оттенком. Это не связано с облаками или льдом, а только с марсианской пылью, пронизывающей атмосферу планеты. Пыль в атмосфере, как и пыль песчаных бурь на Земле, поглощает голубой свет, из-за чего небо становится в основном красным. Однако пыль рассеивает немного голубого света в области рядом с Солнцем, из-за размера пылинок. Если посмотреть закат Солнца на Марсе, как это делал Кьюриосити в 2015, можно увидеть невероятный визуальный эффект голубого заходящего Солнца.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/328/049/5bc/3280495bc14dada1c5fb1f80c1dbf4b6.jpg)
Закат Солнца, вид из кратера Гейла; фото сделано с Кьюриосити 15 апреля 2015
Марс выглядит совсем не так, как мы ожидали до того, как попали туда, потому, что на нём полно пыли – не только на поверхности красной планеты, но и во всей атмосфере. Конечно, иногда на Марсе бывают песчаные бури, ещё более усиливающие этот эффект, и иногда плотность и количество пыли увеличивается или уменьшается, и это влияет на картинку. Но это не просто прозрачная атмосфера, привычная для Земли; пыль подвешена в ней, из-за чего удалённые объекты плохо видны. Крупицы пыли на Марсе большие, они в основном поглощают голубой свет, что означает, что отражающийся от частиц свет будет преимущественно красным. Также, из-за большого количества частиц, небо Марса будет ярче, чем можно было бы ожидать – ярче, чем если бы этой пыли не было.
![](https://habrastorage.org/getpro/habr/post_images/69c/2f6/4fd/69c2f64fd9b805315c5ae7feee31c866.jpg)
Марс и его тонкая атмосфера, как их видно с космического аппарата Викинг в 1970-х. Яркий красный цвет атмосфера имеет из-за наличия в ней пыли
Нам даже не надо было садиться на Марс, чтобы это увидеть: аппараты миссии Викинг, приблизившиеся к марсу в 1970-х, тщательно рассмотрели атмосферу Марса из космоса. Красное свечение было ясно различимо с расстояния в десятки тысяч километров, и блокировало больше света, чем было бы, если бы пыли там не было. Учёные даже смогли разобраться в минералогии марсианской пыли только на основе эффектов поглощения света. Итого:
- Облака Марса состоят из крохотных частиц льда;
- На Марсе гораздо больше пыли, чем на Земле;
- Пыль красная;
- Она, в основном, поглощает голубой свет;
- Красный свет в основном отражается от неё, на линии прямой видимости Солнца;
- Из-за этого небо кажется красным, небо вблизи Солнца – голубым, удалённые горы – размытыми, а облака – голубыми.
Поэтому атмосфера на Марсе выглядит именно так, и это подтверждается доказательствами, собиравшимися десятилетиями. Нельзя применять физику атмосферы Земли к Марсу и надеяться на осмысленный результат. Марс — это, буквально, целый новый мир.
Комментарии (9)
caballero
30.05.2018 12:53Фотки с Марса не редактируются а пересчитываются в земные цвета чтобы геологи могли изучать и делать выводы о минеральном составе. И потом предполагаю что фотокамеры там не такие как на мобильнике, наверняка снимают через кучу светофильтров чтобы захватить большой диапазон потом собирают вместе. То есть оригинальных фото может и не существовать.
voyager-1
30.05.2018 16:45Вообще то была история что фотографии «Викингов» после получения начали править из-за того что они выглядели «неестественно» для Марса. Поэтому после этого на марсоходы стали ставить калибровочные пластины с цветами. Вот пластины с Оппортьюнити/Спирит и Кьюриосити/Марс-2020:
coturnix19
30.05.2018 14:32несмотря на то, что Солнце и его окрестности выглядят красными
— Итан тут немного заблуждается как и положено теоретику никогда не смотревшему на небо; небо в окрестности солнца и на земле выглядит голубым, красное — только само солнце, с поправкой на то что будучи ярким оно насыщает (saturate) рецепторы от чего оно кажется менее насыщенным чем должно бы было быть. Красное небо на закате — это вторичный эффект рассеяния (кажется не релеевского а обычного, хотя не уверен) красного света солнца на частицах пыли/сульфатов и прочих взвешенных загрязнениях атмосферы. Это легко понять, просто посмотрев на то как выглядит закат/восход солнца в тех местах где загрязнения воздуха взвешенными частицами — минимальны. Человеческий глаз весьма чувствителен к цветам так что изменение относительной яркости даже в несколько процентов будут давать изменение цвета, так что в результате закаты имеют имеют очень разные цвета в разных местах и в разное время, но там где загрязнений — минимум (ну так чтобы их совсем не было наверное и не бывает), небо вокруг солнца остается относительно лазурным вплоть до самого захода солнца. Я понимаю, для жителей европы где испокон веков жгут все что можно нарубить или выкопать, красное небо гораздо более привычно чем голубое но это не атмосфера — это загрязнения.ShabanovYT
30.05.2018 18:12+1Красное солнце на закате — небо на следующий день будет ясным, т.е. день летом — жарким. От чего это зависит, от влажности или пыли непонятно.
Если в фотоскэйпе сделать «автоконтраст» — фотографии изменяются, и становятся лучше различимы детали. Но они далеки от реальных цветов и освещенности, фотоскэйп просто делает небо голубым, а остальные цвета корректирует пропорционально.
Хорошо бы смоделировать — у нас есть освещенность, состав атмосферы, давление. На Земле цвет неба обусловлен поглощением в кислороде, на Марсе атмосфера в основном — углекислый газ.Victor_koly
30.05.2018 20:01А рассеяние Релея не рулит по Вашему? Хотя характер рассеяния на частицах (диэлектрика скажем) с размером больше длины волны будет другим.
Но действительно, у кислорода есть какой-то спектр поглощения, может с пиками такого типа:
www.astronet.ru/db/msg/1169494/node31.html
hippohood
31.05.2018 08:45А еще есть закаты на побережьях Флориды — невероятные оттенки красного, сиреневого и непонятно каких еще цветов. Говорят что благодаря пыли из Сахары.
Nuwen
02.06.2018 08:57Красное небо на закате — это вторичный эффект рассеяния (кажется не релеевского а обычного
В википедии сказано, что это как раз в результате релеевского рассеивания — через более толстый слой атмосферы у горизонта — фиолетовая часть спектра настолько рассеивается, что цвет сползает в красный. Живу далеко не в Европе, и наблюдал множество оттенков неба на закате, но синего неба непосредственно возле солнца, заходящего за горизонт, не видел даже в горах.
Victor_koly
Физика там одна.
Вот например можно оценить, как будет отражаться свет Cолнца от частиц диоксида кремния в атмосфере. Правда тут нет случая мелкой пыли, может для частицы длиной 160 нм (типа параллелепипеда) будут немного другие свойства.
Ссылка на картинку из одной статьи.
voyager-1
Вот ещё пример:
![](https://habrastorage.org/webt/ke/nc/9u/kenc9u4vxuf8m9l807wmcvddh3i.jpeg)