Марсианское небо не имеет одного постоянного цвета. Днём камеры марсоходов часто видят желтовато-коричневую или рыжеватую дымку, а вокруг заходящего Солнца появляется необычный голубоватый ореол. Причина — не «другая атмосфера вообще», а конкретные размеры и оптические свойства пыли, взвешенной в очень разреженном углекислом газе.
На Марсе есть и облака, сумерки, пылевые вихри и штормы. Но привычную земную картину переносить туда нельзя: давление у поверхности составляет меньше процента земного, воды мало, а мелкая минеральная пыль способна неделями определять прозрачность и цвет неба.
Почему пыль делает день рыжим, а закат — голубым
На Земле чистый воздух рассеивает коротковолновый синий свет сильнее красного, поэтому ясное дневное небо голубое. На Марсе заметную роль играют частицы пыли размером порядка микрометров. Они меняют угловое распределение рассеянного света и при обычных условиях создают тёплый жёлто-коричневый фон.
Около Солнца ситуация иная: марсианская пыль относительно эффективно направляет часть синего света вперёд. Поэтому во время заката область вокруг солнечного диска может становиться голубоватой, тогда как остальное небо остаётся красноватым. Это не цифровой эффект: похожую картину неоднократно снимали Spirit, Opportunity, Curiosity и Perseverance.
Какие облака бывают в настолько сухой атмосфере
Водяной пар на Марсе редок, но его достаточно для тонких облаков из водяного льда. Curiosity наблюдал особенно яркие высокие облака после заката, когда поверхность уже в тени, а частицы на большой высоте ещё освещены Солнцем. Их переливы помогают оценивать размер ледяных частиц и высоту слоя.
Есть и облака из углекислого газа: при очень низких температурах CO₂ способен конденсироваться на больших высотах. Такие образования не похожи на обычные земные кучевые облака; марсианская облачность чаще тонкая, перистая и сильно зависит от сезона.
Пылевые вихри и бури меняют небо сильнее облаков
Локальные dust devils возникают, когда нагретый грунт создаёт неустойчивый восходящий поток, который закручивается ветром. Они могут очищать солнечные панели аппаратов или, наоборот, поднимать в атмосферу дополнительную пыль. Марсоходы регулярно фиксируют такие вихри камерами и метеодатчиками.
Крупные пылевые бури способны охватывать значительную часть планеты, а иногда становятся почти глобальными. Пыль поглощает и рассеивает солнечный свет, нагревает среднюю атмосферу и одновременно уменьшает освещённость поверхности. Именно глобальная буря 2018 года лишила солнечный Opportunity достаточной энергии.
Можно ли увидеть звёзды и Землю с поверхности Марса
Ночью марсианское небо темнеет, и звёзды видны, хотя пыль снижает прозрачность. Земля с Марса выглядит яркой точкой; камеры аппаратов снимали её вместе с Луной. У человека без прибора это не было бы «второй Луной» — угловой размер Земли слишком мал.
Сумерки на Марсе могут длиться относительно долго из-за высоко поднятой пыли, которая продолжает рассеивать солнечный свет после геометрического захода. Поэтому пейзаж меняется плавно: от пылевого дневного света к синеватой области у Солнца, затем к холодной тёмной ночи.
Почему фотографии Марса иногда выглядят по-разному
Камеры космических аппаратов снимают через разные фильтры и обрабатываются под разные научные задачи. Одни изображения стремятся приблизить цвет к тому, что увидел бы человек, другие усиливают различия минералов или контраст деталей. Поэтому два официальных кадра одного места могут иметь заметно разный баланс цвета.
Физическая картина при этом устойчива: разреженная CO₂-атмосфера, пылевой аэрозоль и сезонная микрофизика облаков определяют марсианское небо. Его красота как раз в том, что знакомые земные явления — закат, облако и буря — возникают по другой комбинации параметров.
Пыль влияет не только на цвет фотографий, но и на тепловой режим. Она поглощает солнечное излучение в атмосфере и меняет вертикальный профиль температуры, что перестраивает ветры. Во время крупных бурь планета становится системой с сильной обратной связью: поднятая пыль меняет циркуляцию, а изменённая циркуляция решает, где поднимется новая пыль.
Для будущих экспедиций это практический вопрос. Пыль оседает на механизмах и солнечных панелях, её электростатические свойства осложняют оборудование, а аэрозоль ухудшает видимость. Марсианское небо поэтому одновременно красивый объект наблюдений и часть инженерной среды, которую придётся учитывать любой долговременной миссии на поверхности.