![Изображение с марсохода Оппортьюнити демонстрирует часть «Долины Марафона», как она выглядит с северной части. Изображение было сделано камерой марсохода Pancam 13 марта 2015.](http://x-material.ru/wp-content/uploads/2020/01/vZhjw_5JstI.jpg)
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?
![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.](http://x-material.ru/wp-content/uploads/2020/01/Kh5VaF-sQCQ.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?
![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.](http://x-material.ru/wp-content/uploads/2020/01/vBSOVQroOGQ.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.
![База ВВС США Аль-Такадум в Ираке, также известная, как Air Base TQ, во время песчаного шторма на Земле](http://x-material.ru/wp-content/uploads/2020/01/LAyPujy9ro.jpg)
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:
![Песчаная буря в неизвестной пустыне, май 2006](http://x-material.ru/wp-content/uploads/2020/01/35UMk9u_xVc.jpg)
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 илигорящих 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.
![Поверхность Марса ужасно негостеприимна для известных нам форм жизни. Горы вдалеке и небо будут выглядеть по-разному в зависимости от плотности частиц в атмосфере.](http://x-material.ru/wp-content/uploads/2020/01/VI_hM5C4QYM.jpg)
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.
![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.](http://x-material.ru/wp-content/uploads/2020/01/QiLLnjUiPYw.jpg)
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?
![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.](http://x-material.ru/wp-content/uploads/2020/01/4oXMEirAYDk.jpg)
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.
![Закат Солнца, вид из кратера Гейла; фото сделано с Кьюриосити 15 апреля 2015](http://x-material.ru/wp-content/uploads/2020/01/roSEb7o91gw.jpg)
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.
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.