随着科技的进步,当我们想知道今天甚至此时此刻的气温、气压或是湿度,可以很方便地掏出手机,打开天气app点击查看。但其实,如果你也想知道遥远的火星的每日天气状况,科技同样可以满足你的心愿。
2019年底,根据“洞察号”无人探测器提供的数据,火星每日天气报告正式上线。不仅如此,利用几十年来人类陆续向火星派往的探测器源源不断回传的数据和图片,如今我们已可以为火星典型天气和气候初步勾勒出一幅图像。与地球相比,这颗红色星球的气候状况有哪些独特或相似之处?我们一起来看一下——
气温
火星表面平均气温-63℃。
(地球:地表平均气温14℃)
由于火星大气层很薄,无法保留很多热量,使地表日夜温差很大。
此外,由于火星既没有植被也没有降雨,因此任何气候分类都只能基于温度。
气压
火星大气十分稀薄,平均地表气压在6百帕上下波动,不到地球大气层的1%。这是什么概念?相当于从地球表面算起35公里高(对,比青藏高原还要高得多)的气压。
(地球:标准大气压为1013.25百帕)
但是,随着季节的变化,火星气压变化幅度可达20%。因为火星两极都存在主要由水冰构成的冰冠,但在表面有固态二氧化碳(干冰)存在。干冰在火星北极只存在于冬季,夏季则完全升华消失;而火星南极则被8米厚的永久干冰层覆盖,如此差异是因为火星南极的高程较高。正因为有许多大气层中的气体随季节变化被冻结在冬季极区,导致了如此大的气压变化。
大气环流
火星大气环流主要为单胞环流,大气在热带地区上升,至极区下沉,再沿地面回到赤道。
(地球的大气环流为三圈环流)
火星与地球环流的区别就在于气流能否直接到达极地或者热带地区。地球上,从赤道地区上升的气流,在高空向北流的过程中,由于科氏力的作用,气流在副热带高空变成西风,并在副热带地区下沉,形成副热带高压;从极地向南流出的冷空气,也是由于科氏力的作用,不能直接到达低纬度。与地球相比,火星大气稀薄得多,因此科氏力比较小,所以火星的大气环流就只是简单的单胞环流。
风速
火星上地面风通常为16公里/小时至32公里/小时,不过,沙尘暴往往会“贡献”极端大风,1977年“维京一号”着陆器在沙尘暴期间测得的风速就高达113公里/小时。
(地球:2018年强台风“山竹”在广东登陆时中心最大风速162公里/小时)
不过,专注于火星和地球风速的“较量”可能引起误解。因为火星大气的密度不到地球大气层的1%,这意味着要在火星上放风筝,风必须比在地球上吹得快得多,才能将风筝放到空中。
沙尘暴
当“水手9号”探测器在1971年到达火星时,全世界都希望能看到火星表面的细节。实际上却看到几乎是行星尺度的沙尘暴。此后,该风暴持续了一个月。
后来的观测证实,沙尘暴在火星上很常见。但每隔10年左右,就会有一些失控的风暴暴发,使整个星球笼罩在一片沙尘之中。
(地球:和火星相比幸运的是,降水会洗去地球大气中的尘埃。因此一般来说,亚微米直径的颗粒在地球大气中的平均生命周期在10天左右,直径10微米以上的颗粒数小时就会“寿终正寝”)
沙尘暴前后的火星。图
云
火星的沙尘暴可以使细颗粒物质进入大气层,并且细颗粒物质周围环绕物质可促成云的形成。这样的云可以在火星高层大气形成,最高可达100公里。火星上的云是非常稀薄的,只能在夜间云反射太阳光和夜空形成对比时看到。
(地球:我们所在蓝色星球上有一种云跟火星云很相似——夜光云。夜光云只有在高纬度地区的夏季当太阳在地平线以下6°到12°时,即低层大气在地球阴影内,而高层大气的夜光云被日光照射时,才能用肉眼直接观察到。时候太早会因为其太薄而看不见,太迟则会落到地球的阴影之中同样看不见)
“好奇号”探测器拍下的水冰云。图
降水
火星上没有降雨。但“维京二号”着陆器曾看到过火星结霜。火星上的稀薄大气层和严酷的低温阻止了这些冻结的云层以我们在地球上看到的雨的形式落下。但在寒冷晴朗的夜晚,撞击地面的空气迅速变凉,偶然情况下,水汽会结成霜冻到地面。
2008年9月29日,“凤凰号”火星探测器拍下了同样极为罕见的降雪事件,是在接近“凤凰号”登陆地点附近海姆达尔撞击坑之上,高4.5公里的云降雪。不过,雪在到达火星表面前就已融化蒸发。
(地球:巧的是,这种冰晶体还没落地就已经融化蒸发的现象在地球上也有,叫作幡状云,是一种奇异的云彩景观) (编译自nasa、美联社、《自然》、wmo)