Mars, Mars Express, SPICAM

Samankaltaiset tiedostot
Luku 3. Ilmakehä suojaa ja suodattaa. Manner 2

Mikkelin lukio. Marsissako metaania? Elisa Himanen, Vilma Laitinen, Aatu Ukkonen, Pietari Miettinen, Vesa Sivula Pariisi

Jupiter-järjestelmä ja Galileo-luotain II

Pampre. Aerosolitutkimus

Planeetan määritelmä

ASTROFYSIIKAN TEHTÄVIÄ VI

Jupiterin magnetosfääri. Pasi Pekonen 26. Tammikuuta 2009

Kosmos = maailmankaikkeus

SATURNUS. Jättiläismäinen kaasuplaneetta Saturnus on aurinkokuntamme toiseksi suurin planeetta heti Jupiterin jälkeen

Mikä määrää maapallon sääilmiöt ja ilmaston?

Summary in English. Curiosity s goals

Maan ja avaruuden välillä ei ole selkeää rajaa

Tarinaa tähtitieteen tiimoilta FYSIIKAN JA KEMIAN PERUSTEET JA PEDAGOGIIKKA 2014 KARI SORMUNEN

Luku 8. Ilmastonmuutos ja ENSO. Manner 2

ETÄISYYS TÄHDESTÄ PYÖRÄHDYSAIKA JA KIERTOAIKA

Kokeellisen tiedonhankinnan menetelmät

Ilmastonmuutokset skenaariot

Hydrologia. Säteilyn jako aallonpituuden avulla

Hiiltä varastoituu ekosysteemeihin

Tähtitiede Tutkimusta maailmankaikkeuden laidoilta Aurinkokuntaan

Niko Knuutinen, Tuomas Väätäinen, Joel Sihvonen, Eemeli Manninen

Länsiharjun koulu 4a

Vastaa kaikkiin kysymyksiin. Oheisista kaavoista ja lukuarvoista saattaa olla apua laskutehtäviin vastatessa.

Ilmastonmuutos pähkinänkuoressa

Tutkimus Titanin aerosoleista

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Spektroskopia. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

Tuulen viemää. Satelliitit ilmansaasteiden kulkeutumisen seurannassa. Anu-Maija Sundström

Kasvin soluhengityksessä vapautuu vesihöyryä. Vettä suodattuu maakerrosten läpi pohjavedeksi. Siirry asemalle: Ilmakehä

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I. Ilmakehän vaikutus havaintoihin. Jyri Lehtinen. kevät Helsingin yliopisto, Fysiikan laitos

AURINKOKUNNAN RAKENNE

Elnur Efendi, Otto Kiander, Johannes Mäkinen, Jasmin Tapiala

Avaruussää. Tekijä: Kai Kaltiola

Havaitsevan tähtitieteen peruskurssi I, kevät Luento 2, : Ilmakehän vaikutus havaintoihin Luennoitsija: Jyri Näränen

Yleistä. Millaiseksi ilmastomme on muuttumassa?

Lämpöoppi. Termodynaaminen systeemi. Tilanmuuttujat (suureet) Eristetty systeemi. Suljettu systeemi. Avoin systeemi.

Aurinko. Tähtitieteen peruskurssi

Luento Kyösti Ryynänen

Kemian menetelmät ja kvalitatiiviset mallit Ilma ja vesi

Mistä tiedämme ihmisen muuttavan ilmastoa? Jouni Räisänen, Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Tähtitieteen peruskurssi Lounais-Hämeen Uranus ry 2013 Aurinkokunta. Kuva NASA

Havaitsevan tähtitieteen pk I, 2012

11. Astrometria, ultravioletti, lähiinfrapuna

AURINKOENERGIA. Auringon kierto ja korkeus taivaalla

Planck satelliitti. Mika Juvela, Helsingin yliopiston Observatorio

Säteily on aaltoja ja hiukkasia

SMG-4500 Tuulivoima. Ensimmäisen luennon aihepiirit. Ilmavirtojen liikkeisiin vaikuttavat voimat TUULEN LUONNONTIETEELLISET PERUSTEET

Ilmastonmuutoksen vaikutukset tiemerkintäalaan

Mitä ilmastolle on tapahtumassa Suomessa ja globaalisti

MAIDON PROTEIININ MÄÄRÄN SELVITTÄMINEN (OSA 1)

Luento Kyösti Ryynänen

Globaali virtapiiri. Reko Hynönen

IHMISKUNTA MUUTTAA ILMASTOA

CERN ja Hiukkasfysiikan kokeet Mikä se on? Mitä siellä tehdään? Miksi? Mitä siellä vielä aiotaan tehdä, ja miten? Tapio Lampén

ILMASTONMUUTOSENNUSTEET

SMG-4500 Tuulivoima. Toisen luennon aihepiirit VOIMIEN YHTEISVAIKUTUKSISTA SYNTYVÄT TUULET

Tähtitieteessä SI-yksiköissä ilmaistut luvut ovat usein hyvin isoja ja epähavainnollisia. Esimerkiksi

perushiukkasista Perushiukkasia ovat nykykäsityksen mukaan kvarkit ja leptonit alkeishiukkasiksi

Tähtitieteen historiaa

Fotometria Eskelinen Atte. Korpiluoma Outi. Liukkonen Jussi. Pöyry Rami

Termiikin ennustaminen radioluotauksista. Heikki Pohjola ja Kristian Roine

Mikä muuttuu, kun kasvihuoneilmiö voimistuu? Jouni Räisänen Helsingin yliopiston fysiikan laitos

Miksi meillä on talvi? Kirsti Jylhä Ilmatieteen laitos Ilmastotutkimus ja -sovellukset

Gravitaatioaallot - uusi ikkuna maailmankaikkeuteen

Kojemeteorologia. Sami Haapanala syksy Fysiikan laitos, Ilmakehätieteiden osasto

Planetaariset sumut Ransun kuvaus- ja oppimisprojekti

AURINKOENERGIAA AVARUUDESTA

ROMUMETALLIA OSTAMASSA (OSA 1)

PICARD-satelliitti ja aurinkotutkimus

DEE Tuulivoiman perusteet

Ajankohtaista ilmastonmuutoksesta ja Espoon kasvihuonekaasupäästöistä

Käyttämällä annettua kokoonpuristuvuuden määritelmää V V. = κv P P = P 0 = P. (b) Lämpölaajenemisesta johtuva säiliön tilavuuden muutos on

Ilmaston ja sen muutoksen

Lajittelumenetelmät ilmakehän kaukokartoituksen laadun tarkkailussa (valmiin työn esittely)

Pienhiukkaset: Uhka ihmisten terveydelle vai pelastus ilmastolle? FT Ilona Riipinen Nuorten Akatemiaklubi Suomalainen Tiedeakatemia

Aerosolimallit ja aerosolisään ennustaminen Suomen olosuhteissa

Z 1 = Np i. 2. Sähkömagneettisen kentän värähdysliikkeen energia on samaa muotoa kuin molekyylin värähdysliikkeen energia, p 2

Mustan kappaleen säteily

Liikkumisvalinnat vaikuttavat ilmastoon. Kasvihuonekaasupitoisuudet ovat lisääntyneet teollistumista edeltävästä ajasta nykyaikaan verrattuna.

Ilmastonmuutos eri mittakaavatasoilla

Fysiikka 8. Aine ja säteily

MIKKELIN LUKIO SPEKTROMETRIA. NOT-tiedekoulu La Palma

KEMIAN MIKROMAAILMA, KE2 VESI

ILMASTONMUUTOS JA KEHITYSMAAT

FYSIIKAN LABORATORIOTYÖT 2 HILA JA PRISMA

Planeetat. Jyri Näränen Geodeettinen laitos

PHYS-C6360 Johdatus ydinenergiatekniikkaan (5op), kevät 2016

Syntyikö maa luomalla vai räjähtämällä?

Ulottuva Aurinko Auringon hallitsema avaruus

Kosmologia: Miten maailmankaikkeudesta tuli tällainen? Tapio Hansson

Kehät ja väripilvet. Ilmiöistä ja synnystä

Wien R-J /home/heikki/cele2008_2010/musta_kappale_approksimaatio Wed Mar 13 15:33:

testo 831 Käyttöohje

Sääilmiöt tapahtuvat ilmakehän alimmassa kerroksessa, troposfäärissä (0- noin 15 km).

MAA (4 OP) JOHDANTO VALOKUVAUKSEEN,FOTOGRAM- METRIAAN JA KAUKOKARTOITUKSEEN Kevät 2006

Huippuyksikköseminaari Leena Vähäkylä

Ilmakehän pienhiukkasten ja aerosolien tutkimus

7.4 Fotometria CCD kameralla

Johanna Tamminen, Iolanda Ialongo, Anu-Maija Sundström, Hanna-Kaisa Lindqvist, Ella Kivimäki, Janne Hakkarainen, Seppo Hassinen Ilmatieteen laitos

Mistä on kyse? Pilvien luokittelu satelliittikuvissa. Sisältö. Satelliittikartoitus. Rami Rautkorpi Satelliittikartoitus

Transkriptio:

[Mikkelin Lukio] Mars, Mars Express, SPICAM Juuso Haatainen, Rene Heinikainen, Valtteri Rönkkönen, Lotta Kirvesmies, Essi Tiusanen 7.10. 11.10.2013

1. Esittely 2. Mars 2.1. Yleistä 2.2. Marsin kaasukehä 3. Mars express 4. Spicam 4.1. Toimintatilat 4.2. Kanavat 4.3. Tutkimustuloksia 5. Briefly in English 6. Lähteet Sisältö

1. Esittely Saimme tämän projektin osallistuttuamme Latmos-tiedekouluun, joka järjestettiin Pariisissa. Oma tutkimusaiheemme oli Mars Express ja Spicam. Tutkimuksessamme käsittelemme näiden lisäksi Marsia sekä Marsin ilmakehää. Pariisissa tutustuimme laboratorioihin ja kuuntelimme tutkijoiden pitämiä luentoja. Luennot koskivat pääosin ryhmiemme tutkimusaiheita, mutta pääsimme kuuntelemaan myös muita tieteeseen liittyviä luentoja. Tutkimuksen pääasiallinen työ tehtiin jo ennen matkaa ja sen aikana, ja viimeistely matkan jälkeen. Tietoa saimme internetistä ja luennoilta. Myös matkanjohtajanamme toiminut Anni Määttänen avusti meitä tutkimuksen tekemisessä ja antoi tietoja.

2.Mars 2.1 Yleistä Mars on Auringosta lähtien neljäs, kuiva ja kivinen planeetta. Se on halkaisijaltaan noin puolet maan halkaisijasta, mutta vain kymmeksen maan massasta. Marsin punertava väri johtuu sen maa-aineksessa olevasta runsaasta rautaoksidista. Mars kiertää Aurinkoa 227 900*10 3 km etisyydellä, tässä kuluu aikaa 687 päivää, oman akselinsa ympäri Mars pyörähtää 24 tunnissa ja 37 minuutissa. Marsissa uskotaan joskus olleen nestemäistä vettä. Tätä uskomusta tukevat kuivuneet joenuomat Marsin pinnalla, mutta nämä on voinut synnyttää myös jokin muu nestemäinen aine kuten laava. Marsissa ei esiinny nestemäistä vettä keskilämpötilan ollessa 210,15K. Vaikka vesi sulaisikin, se höyrystyy saman tien Marsin matalan ilmanpaineen takia. 2.2 Marsin kaasukehä Marsin kaasukehä eroaa maan ilmakehästä koostumuksellaan, paksuudeltaan sekä lämpötiloiltaan. Marsin kaasukehä on maan ilmakehään nähden huomattavasti ohuempi johtuen Marsin pienemmästä painovoimasta. Tämän takia kaasukehästä myös karkaa suhteessa huomattavasti Maata enemmän kaasuja avaruuteen. Kaasujen karkaamista edistää myös magneettikentän puuttuminen mikä altistaa kaasukehän aurinkotuulille. Koostumukseltaan kaasukehä on suurimmaksi osaksi hiilidioksidia(95%), typpeä(3%), argonia(1,6%), happea(0,13%), vettä(0,03%) sekä mahdollisesti pieniä määriä metaania. Kaasukehässä on myös usein paljon pölyhiukkasia johtuen Marsin isoista pölymyrskyistä jotka usein peittävät suuria alueita, ja viilentävät pintalämpötiloja varjostavan vaikutuksensa takia. Pöly myös lämmittää kaasukehää, koska se absorboi eli imee auringon lämpösäteilyä, ja tämän seurauksena myös itse säteilee lämpösäteilyä. Kaasukehän paine vaihtelee Marsissa 30 Pa ja 1150 Pa välillä riippuen vuodenajasta ja korkeudesta. Keskimääräinen paine on n. 600 Pa eli 0,6 kpa joka on vain 0,6 % maan ilmakehän keskimääräisestä paineesta. Lämpötila vaihtelee Marsissa -130 C ja +25 C välillä. Matala lämpötila aiheuttaa varsinkin talvisin hiilidioksidin härmistymistä napalakkeihin, mikä laskee taas kaasukehän painetta. Pilviä Marsissa on ja koostumukseltaan ne ovat joko hiilidioksidi- tai vesijäätä. Ilman liikkeet Marsissa ovat maan kanssa samankaltaiset, ilma lämpiää päiväntasaajan seudulla ja liikkuu napaalueita kohti. Suurimpia vaikuttavia tekijöitä Marsin säähän on hiilidioksidin härmistyminen sekä pölymyrskyt, jotka syntyvät joko hiilidioksidin härmistymisen tai kovan tuulen seurauksena.

3. Mars express Mars express on Euroopan avaruusjärjestön (ESA) ensimmäinen avaruuteen lähettämä luotain, joka rakennettiin Marsin tutkimista varten samankaltaisen Venäläisen Mars-96 hankkeen epäonnistuttua. Sen avulla on esimerkiksi saatu tarkkaa tietoa Marsin ilmakehän koostumuksesta, paineesta, lämpötilasta ja kiertoliikkeestä, menestyksekkäästi etsitty jäätä ja kuvattu Marsin pintaa. Mars Express koostui kahdesta osasta, Mars Expressistä, joka kiertää Marsia, ja Beagle 2:sta, joista jälkimmäisen oli tarkoitus laskeutua Marsin pinnalle, mutta valitettavasti se ei siinä onnistunut. ESA

4.SPICAM SPICAM (Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars) on Marsin ilmakehän tutkimiseen kehitetty spektroskooppi. Se on avaruusluotain Mars Expressin instrumentti, jonka tehtävä on Marsin kaasukehän tutkiminen. Se painaa vain 4,5 kiloa (eikä edeltäjänsä verran 45 kiloa) ja sen tärkeimmät osat ovat kaksi eri aallonpituuksilla toimivaa spektrometria. Instrumentti on kehitetty ja rakennettu Venäjällä, mutta se on kasattu ja kalibroitu Ranskassa, ja osa sen osista on tehty Belgiassa. Se on paranneltu versio venäläiseen Mars 96-projektiin vuonna 1996 kuuluneesta laitteesta. SPICAMin valmistukseen on osallistunut kolme tutkimuslaboratoriota: Space Research Institute (IKI) Venäjällä, Service d Aeronomie du CNRS Ranskassa, ja Belgian Institute for Space Aeronomy Belgiassa. Ranskan avaruusjärjestö CNES (Centre National d'etudes Spatiales) tukee rahallisesti Mars Express -projektia SPICAMissa on erilliset kanavat UV- ja infrapunasäteilyn havaitsemiseen. SPICAM on spektroskooppi, joten sen spektrometrien kuvaamien spektrien avulla voidaan selvittää ilmakehän kemiallista koostumusta ja kerrosten rakennetta. SPICAMissa spektrin saa aikaan kristallihila, joka pystyy erottelemaan valon eri aallonpituudet. 4.1 Toimintatilat Tähti- ja Aurinko-okkultaaltiossa instrumentti osoittaa sivuavasti tähteen ja vastaanottaa suoraan siitä tulevan sähkömagneettisen säteilyn, jolloin saadaan tietoa kaasukehän koostumuksen vaihtelusta korkeuden muuttuessa. Limb-moodi vastaa edellisiä muuten, mutta siinä instrumentti ei osoita tähteen, vaan planeetan pinnan tangentin suuntaisesti. Nadir-moodissa instrumentti on kohdistettuna planeettaan ja mittaa sen pinnalta heijastuvaa säteilyä. Nadiria voikin pitää toimintatiloista tärkeimpänä, sen avulla on pystytty kartoittamaan Marsin kaasukehän alueellista koostumuksen vaihtelua.

4.2 Kanavat: UV-kanava (SUV) UV-kanavan avulla etsitään tietoa ionosfääristä ja ylemmästä kaasukehästä. Sillä mitataan hiilidioksidia, otsonia, lämpötilaa, pilviä ja aerosolia. UV-kanava toimii 118-320nm aallonpituuksilla. Infrapunakanava (SIR) Kanava käsittää linssiteleskoopin ja kollimaattorilinssin, jotka keräävät säteilyn ja ohjaavat sen AOTF:ään (Acousto-Optical Tuneable Filter). Infrapunakanavan toiminta perustuu kanavassa olevaan AOTF:ään, eli säädettävään valonsuodatin/(kristallihilaan), jolla pystytään saamaan valosta haluttuja aallonpituuksia. AOTF-spektrometri on tutkimuskäytössä uusi keksintö, eikä vastaavanlaista ole ennen käytetty.

4.3 Tutkimustuloksia Spicamin avulla on äskettäin havaittu uusi otsonikerros Marsissa. Myös vesihöyryä ja on löydetty. SPICAM on havainnut Marsin kaasukehässä yhteyden vesihöyrylle ja otsonille. Vesihöyry kaasukehän osissa on vähentänyt otsonin määrää. Tämä osoitti sen mitä tutkijat epäilivätkin, eli vesimolekyylit hajoavat ilmakehässä uv-säteilyn fotonien takia. Tämän seurauksen syntyy OH-radikaaleja jotka toimivat katalyytteinä(reaktion nopeuttajina) otsonin hajotessa. Reaktio otsonin hajoamisessa vastaa maan napa-alueilla, freonien takia tapahtuvaa reaktiota. Vesihöyryn aiheuttama otsonikato on maapallolla vähäistä, johtuen otsonikerroksen sijainnista stratosfäärissä. Stratosfäärin matala lämpötila estää vesihöyryn pääsemisen niin korkealle ilmakehässä. Tutkijat ovat kuitenkin huolissaan ilmastonlämpenemisen aiheuttamasta ilmakehän lämpenemisestä, joka saattaa mahdollista vesihöyryn pääsemisen stratosfääriin enemmissä määrin. Tämän seurauksena Marsin ilmiö voisi toistua maassa, eli stratosfääriin päässyt vesihöyry hajoaisi OH-radikaaleiksi, ja hajottaisi otsonia ohentaen otsonikerroksen paksuutta. Näin kerrokseen saattaa syntyä aukkoja.

5. Briefly in English We attended science school in Paris, Latmos. We also visited other laboratories which studied space and developed instruments for research of Mars and other planets of our solar system. Our groups task was to make a science project about SPICAM, Mars and Mars Express. In our project we studied the features of SPICAM and how they work. We also studied the main things about Mars and atmosphere of it. SPICAM is an instrument of Mars Express. It is designed for studying the atmosphere of Mars and how it works. SPICAM has offered more accurate information about the chemical composition of Martian atmosphere. It has detected a link between water vapour and ozone. Water and ozone are anticorrelated in the atmosphere of Mars.

6.Lähteet http://en.wikipedia.org/wiki/atmosphere_of_mars http://www.cnes.fr/web/cnes-en/2218-spicam.php http://sci.esa.int/mars-express/34826-design/?fbodylongid=1602 http://en.wikipedia.org/wiki/mars_express#cite_note-chicarro-15 http://pds-geosciences.wustl.edu/missions/mars_express/spicam.htm http://en.wikipedia.org/wiki/mars_express Mitenkas se englanninkielinen tiivistelma? Myos LATMOSin ja tiedekoulun esittely puuttui.