Открытые водоемы на Марсе

Это при давлении НИЖЕ тройной точки.
На Марсе нулевым уровнем высоты принято считать средний уровень на котором давление - тройная точка.
В низинах давление выше и вода может существовать в трех состояниях.
На возвышенностях - ниже и вода может существовать в виде пара или льда.
Линия раздела повержена сезонным колебаниям - получается если в сезон высокого давления озеро около нулевой высоты может существовать - то как только давление опустится оно превратится в лед вперемешку с паром...

На Земле уровень моря испытывает серьезные колебания на сроках порядка тысячилетий из-за соотношения воды в твердой и жидкой фазе.
Много в твердой - мало в жидкой, уровень моря низок, это ледниковый период.
Много в жидкой - мало в твердой, уровень моря высок, это сейчас.
И серьезно меняется на протяжения всего-то тысячелетий...

Т.е. на Марсе может быстро меняться соотношение CO2 в твердом и газообразном состоянии, так же как на Земле соотношение жидкой и твердой воды. И соответственно уровень тройной точки изменяться как на Земле уровень моря. Выходит еще недавно могло быть так что жидкая вода могла существовать и на высоких равнинах. И мерзлота бы там таяла и стекала реками. Изменение давления для этого нужно мизерное.

Yuriy> Это при давлении НИЖЕ тройной точки.

Выше то же самое - то, что лужи высыхают, не значит, что они кипят. Вода испаряется даже в виде льда даже при атмосферном давлении.

Yuriy> Линия раздела повержена сезонным колебаниям - получается если в сезон высокого давления озеро около нулевой высоты может существовать - то как только давление опустится оно превратится в лед вперемешку с паром...

Вот это "как только" меня очень забавляет. Жидкая вода испаряется, при низком давлении она испаряется быстрее. При этом оставшаяся часть воды охлаждается, а, поскольку точка замерзания так близка, то охлаждение прекращается, начинается замерзание оставшейся воды.

Жидкая открытая вода всегда холоднее воздуха над ней.

Для автора темы:

Vale> Для автора темы:
Vale> Тройная точка — Википедия

Вот и я о чем - в низинах Марса температура ВЫШЕ тройной точки, потому там вода может спокойно существовать.

А.С.> Выше то же самое - то, что лужи высыхают, не значит, что они кипят. Вода испаряется даже в виде льда даже при атмосферном давлении.

И в виде жидкости. На земле вода высыхает, на Марсе кипит, но на Марсе выкипает медленнее чем на Земле кипит.

А.С.> Вот это "как только" меня очень забавляет. Жидкая вода испаряется, при низком давлении она испаряется быстрее.

А энергию откуда взять? Это получается вечный двигатель.

А.С.> При этом оставшаяся часть воды охлаждается, а, поскольку точка замерзания так близка, то охлаждение прекращается, начинается замерзание оставшейся воды.

Как только она остынет ниже точки кипения кипение прекратится и дальше она охлаждаться не будет.

Потому она и находится в равновесии около точки кипения, испаряет количество пара пропорциональное поглощенной энергии.

А.С.> Жидкая открытая вода всегда холоднее воздуха над ней.

Это на Земле, на Марсе теплообмена между воздухом и водой почти нет.

Попробую объяснить как происходит испарение воды.

Вода испаряется двумя способами: либо с поверхности, тогда количество пара увеличичвается с стемпературой, либо кипением, тогда пузырьки образуются по всему объему.

Вот у нас есть сосуд с водой, испарящий в секунду массу m

Тогда на парообразование он будет тратить энергию

P_{затрачиваемая} = mL,

где L - теплота парообразования (зависит от температуры вообще-то но не сильно).

И к сосуду подводится снаружи теплота P_{получаемая}

Если P_{получаемая} < P_{затрачиваемая}
то объем будет охлаждаться, меньше испарять, меньше охлаждаться и уравновесится при
P_{получаемая} = P_{затрачиваемая}

Если P_{получаемая} > P_{затрачиваемая}
то объем будет нагреваться, больше испарять, больше охлаждаться и уравновесится при
P_{получаемая} = P_{затрачиваемая}

т.е. некипящая жидкость уравновешивается при такой температуре при которой испаряеемая масс m пропорциональна энергии.

но когда жидкость нагреется до температуры кипения, она уже будет испарять по всему объему а не только с поверхности, т.е. закипит. И температуру дальше увеличивать не надо, жидкость может тратить всю подводимую теплоту на парообразование.

но в любом случае вода в состоянии равновесия тратит на испарение столько же энергии сколько получает. если кипящая вода потратит больше тепла она тут же охладится и перестанет кипеть, а т.к. температура кипящей жидкости не меняется то она тратит на парообразование столько же сколько получает.

Поэтому количество испаряемого пара пропорционально только подводу тепла.

Если жидкость может испарять такое количество с поверхности испаряет, если нет то закипает.

На Земле Солнце нагревает воду на 1400Вт/м², и при земном давлении вода вполне может испарять соответсвуещее количество пара с поверхности, нагревшись на 30⁰, на Марсе вода нагреться выше долей градуса не может и ей приходится кипеть даже чтоб потратить на пар жалкие 700Вт/м²...

На Марсе лужа кипит при тепературе скажем 1⁰, выделяя количество пара, много большее того что она могла бы испарить не кипя при температуре 0...0.9999⁰, но гораздо меньше чем испаряет некипя вода в земной луже при температуре 20⁰, потому что приток энергии на Марсе меньше.

Если же давление ниже тройной точки, то вода в виде жидкости вообще существовать не может - кусок водяного льда в вакууме будет испаряться так же как при нормальном давлении кусок сухого льда.

http://www.colorado.edu/news/r/.../Mars image.jpg [not image]

А.С.>> Выше то же самое - то, что лужи высыхают, не значит, что они кипят. Вода испаряется даже в виде льда даже при атмосферном давлении.
Yuriy> И в виде жидкости. На земле вода высыхает, на Марсе кипит, но на Марсе выкипает медленнее чем на Земле кипит.

Если на стол налить жидкую углекислоту, часть её испаряется, а часть - замерзает в сухой лёд! Несмотря на то, что температура сухого льда много ниже температуры стола.

А.С.>> Вот это "как только" меня очень забавляет. Жидкая вода испаряется, при низком давлении она испаряется быстрее.
Yuriy> А энергию откуда взять? Это получается вечный двигатель.

Она берётся из теплоты замерзания остальной части воды - как на земле с жидким CO2

А.С.>> При этом оставшаяся часть воды охлаждается, а, поскольку точка замерзания так близка, то охлаждение прекращается, начинается замерзание оставшейся воды.
Yuriy> Как только она остынет ниже точки кипения кипение прекратится и дальше она охлаждаться не будет.
Yuriy> Потому она и находится в равновесии около точки кипения, испаряет количество пара пропорциональное поглощенной энергии.

Да не будет она находиться в равновесии, неустойчивое это равновесие! Либо пар, либо лёд, а жидкая вода - быстро либо туда, либо сюда, либо и туда и сюда одновременно частями!

А.С.>> Жидкая открытая вода всегда холоднее воздуха над ней.
Yuriy> Это на Земле, на Марсе теплообмена между воздухом и водой почти нет.

Чем ХУЖЕ теплообмен, тем БОЛЬШЕ разница температур.

А.С.> Если на стол налить жидкую углекислоту, часть её испаряется, а часть - замерзает в сухой лёд! Несмотря на то, что температура сухого льда много ниже температуры стола.

Это потому что 1атм ниже тройной точки углекислоты. На Марсе ниже "нулевого уровня" давление выше тройной точки воды.

А.С.> Она берётся из теплоты замерзания остальной части воды - как на земле с жидким CO2

Так для воды при давлении <605Па и есть, на Марсе бывает до 1000Па.

А.С.> Да не будет она находиться в равновесии, неустойчивое это равновесие! Либо пар, либо лёд, а жидкая вода - быстро либо туда, либо сюда, либо и туда и сюда одновременно частями!

Два состояния у воды при давлении меньше 605Па, такое даление на южных возвышенностях Марса.
На северных равнина и в Элладе - давление выше и вода имеет три агрегатных состояния.

А.С.> Чем ХУЖЕ теплообмен, тем БОЛЬШЕ разница температур.

На Марсе вода может получать энергию от Солнца погложением, а если поглощает темно дно водоема или вода с илом то совсем хорошо. А атмосфера почти в теплообмене не участвует, надо учитывать лучеобмен с космосом и температуру дна.

вот здесь области где давление выше тройной точки воды отмечены зеленым и синим:

К Луне не имеет ни малейшего отношения. На Луне вакуум и жидкой воды быть не может.
Зачем переносить куда-то, я здесь объясняю простейшие вещи из школьного курса физики.

Короче так:
1. Испаряться не беря энергии вода не может.
2. Отдавать энегрию льду тоже потому что это будет отдача от теплого тела к холодному. Такое возможно только в тройной точке когда температура льда и пара одинакова.

Итак, теперь аргументирую ссылками:

Энциклопеди "Кругосвет":

За уровень отсчета высоты на Марсе обычно принимают эквипотенциальную поверхность с давлением атмосферы 6,1 мбар. Это давление на диаграмме состояния воды соответствует «тройной точке»: при более высоком давлении вода может быть в трех агрегатных состояниях (в зависимости от температуры) – твердом, жидком и газообразном. Но если давление ниже, то при нагревании лед сразу переходит в пар, минуя жидкую фазу. На самых значительных возвышенностях Марса давление атмосферы около 3 мбар, а на дне каньонов – около 10 мбар; там вода может быть в жидком состоянии.

 

Попробую объяснить как происходит испарение воды со ссылками.

Вода испаряется двумя способами: либо с поверхности

Испаре́ние — физический процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар) с поверхности жидкости. (Википедия)

 

тогда количество пара увеличичвается с с температурой,

Процесс испарения зависит от интенсивности теплового движения молекул: чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение. (Википедия)

 

либо кипением, тогда пузырьки образуются по всему объему.

Кипе́ние — процесс парообразования по всему объёму жидкости (переход вещества из жидкого в газообразное состояние).(Википедия)

 

Вот допустим у нас есть сосуд с водой, испарящий в секунду массу m

Тогда на парообразование он будет тратить энергию

При этом жидкость теряет часть своей энергии (остывает). (Википедия)

 

P_{затрачиваемая} = mL,

Удельная теплота испарения — количество теплоты, которое необходимо сообщить 1 кг вещества, чтобы перевести его из жидкого состояния в газообразное при постоянной температуре. Удельная теплота испарения измеряется в Дж/кг.
(Википедия)

 

где L - теплота парообразования (зависит от температуры вообще-то но не сильно).

Удельная теплота испарения воды зависит от температуры, при которой испаряется вода. Эта зависимость определяется следующей эмпирической формулой:
Lи = (25 - 0,024tп) *105, (2.16)
где 25·105 Дж/кг - удельная теплота испарения при температуре поверхности воды, равной 0°С; tп - температура поверхности испаряющейся воды.
(Википедия)

 

Ткаим образом, для превращеняи 1кг воды в пар на Марсе пудет КИПЕНИЯ надо
Lи = 25*10⁵ Дж (на Марсе вода кипит при температуре почти 0С)

На Земле для превращеняи 1кг воды в пар путем ИСПАРЕНИЯ при температуре моря в 20С надо
Lи = (25 - 0.024*20)*10⁵ = 2.452*10⁶ Дж

Среднее расстояние от Марса до Солнца составляет 228 млн. км (1,52 а. е.)(Википедия)

 

Таким образом Марс в среднем получает от Солнца в 1.52² = 2.31 раз меньше тепла чем Земля.

Как утверждает энциклопедия кругосвет, в тех местах поверхности Марса где давление выше тройной точки вода может существовать в трех состояниях.

Перейти из жидкой фазы в твердую она может запросто.
А вот испаряться ей проблематично: энергии для этого нужно больше чем на Земле, а с энергией на Марсе туговато.

Таким образом, испарение из опасностей угрожаюжих марсианским водоемам в низинах практически исключается.
Вот не земерзнуть им трудно, и если на марсианских низинах нет открытых водоемов то это от собачего холода, а не от того что открытая вода якобы мгновенно испаряется.

Вопрос в том, откуда вода возьмет столько энергии, чтобы перейти в жидкое состояние.

Я и не утверждаю, что возьмет.
Я только утверждаю, что луже на Марсе ниже "нулевого" уровня испарение не грозит, она скорее замерзнет...

Судя по руслам рек, климат на Марсе раньше был теплее, не знаю почему, но теплее раз реки текли.

А вот о много большем давлении это не говорит: реки почти полность в низинах, могли течь и при почти современном давлении.

Рек в "красных" зонах на mars.google.com я не увидел, только на чуть красноватых, т.е. по видимому во времена рек на Марсе граница в 605Па была выше незначительно.

Замерзнет и сублимирует - то, что на поверхности.

Но не испарится прямо из жидкого состояния.

Yuriy> Но не испарится прямо из жидкого состояния.

Частично- испарится.
Самое вероятное развитие событий - замерзание за ночь/"зиму" и неразмерзание больше никогда.

Нарисованный "водоем" - это не более чем нарисованные мечты. В других условиях, и скорее всего - при другом составе и плотности атмосферы.

Как может существовать вода на Марсе в его текущем состоянии - показала последняя экспедиция. Тонкая прослойка снега, под слоем песка. Которая, если ее обнажить - на раз-два сублимирует/ испаряется, дня за три.

Т.к. поверхность в полдень на экваторе нагревается выше нуля часть воды может растаять и перейти в жидкое состояние, до вечера пока снова не замерзнет.

Т.е. препятствие для жидких озер на Марсе - низкая температура а не низкое давление, в общем все как в Антарктиде - было бы тепло была бы вода.

А вот как зависит температурный режим Марса от плотности атмосферы и какая была атмосфера в те врмена когда Марс был теплей и сколько нужно для приличного парникового эффекта - непонятно.