Kleines Lehrbuch der Astronomie und Astrophysik - Astronomie.de

114
Inneres Sonnensystem
rotiert wie die Erde, bilden sich großräumig auch ähnliche Strömungsverhältnisse in der Atmosphäre
aus: Hadley-Zellen über dem Äquator und westliche Stromsysteme in den mittleren Breiten
(Corioliskraft). Letztere treten auf dem Mars in merklicher Form jedoch nur in den Wintermonaten der
jeweiligen Hemisphäre auf, da nur dann der breitenabhängige Temperaturgradient die Werte erreicht,
die für die Entstehung von Jetstreams erforderlich sind. Diese Strahlströme, die in großen Höhen als
starke Westwinde wehen, führen in den bodennahen Atmosphärenschichten zur Ausbildung
periodischer zyklonaler und antizyklonaler Windsysteme, welche Energie aus den Strahlströmen
abziehen und polwärts transportieren. Die Messungen der Viking-Lander zeigen, daß damit
verbundene Wetterfronten mit einer überraschend konstanten Periode von ungefähr 3 Tagen die
Landeplätze überstreichen. Ein Meteorologe auf dem Mars hätte zwar einen sehr langweiligen Job,
aber seine Vorhersagegenauigkeit wäre um einiges besser als das seiner Kollegen auf der Erde.
Die großräumigen Zirkulationsmuster hängen auf dem Mars sehr stark von der Jahreszeit ab. Ursachen
dafür sind:
§ die Neigung der Marsachse (ca. 25°)
§ die große Bahnexzentrizität (führt dazu, daß die Jahreszeiten in den beiden Hemisphären
unterschiedlich lang sind)
§ das Auskondensieren von CO 2 während der Wintermonate, was u.a. zu einer zyklischen Änderung
des Luftdrucks an der Oberfläche führt
§ der relativ geringe Treibhauseffekt (ca. 8°)
§ das zyklische Auftreten von Staubstürmen (Erhöhung der Opazität der Atmosphäre).
§ der äußerst geringe Wasserdampfgehalt der Marsatmosphäre
Außerdem führt der Höhenunterschied zwischen der niedriger gelegenen Nordhalbkugel und der einige
Tausend Meter höher gelegenen Südhalbkugel zu einer Beeinflussung der großräumigen
atmosphärischen Strömungen. Computersimulationen von RICHARDSON und WILSON (2002) zeigen
sehr schön, daß es – wie auch beobachtet – auf der Südhalbkugel in dieser Beziehung heftiger zugeht.
Ein wesentlicher Unterschied zur Erde ist, daß der jeweils wärmste Bereich auf der Marsoberfläche im
Sommer der subsolare Punkt ist. Auf der Erde ist das nicht so ausgeprägt, weil der Wärmeaustausch
zwischen Oberfläche und Atmosphäre maßgeblich von den Ozeanen bestimmt wird, die eine enorme
thermische Pufferwirkung entfalten. So etwas fehlt natürlich auf dem Mars. Das führt dazu, daß sich
nicht - wie bei der Erde – zwei zum Äquator symmetrische Hadley-Zellen ausbilden, sondern nur eine
mit dem Zentrum in der Breite des subsolaren Punktes. Für das Auftreten der Strahlströme ist – wie
bereits erwähnt - der breitenabhängige Temperaturgradient verantwortlich. Dieser Gradient ist dann am
größten, wenn z.B. im Frühjahr das Trockeneis an den Polkappen zu sublimieren beginnt und der
subsolare Punkt sich zu höheren Breiten hin bewegt. In dieser Jahreszeit ist der Jetstream besonders
stark ausgeprägt und „bläst“ um einiges stärker als sein Pedant auf der Erde.
Im Mars-Sommer sind die Temperaturen über dem Planeten dann soweit ausgeglichen, daß die
großräumigen Windsysteme im Prinzip zusammenbrechen.
Durch die starke Bahnexzentrizität ergibt sich noch ein weiterer marsspezifischer Effekt. Die Länge
und meteorologischen Bedingungen der Jahreszeiten sind auf beiden Hemisphären recht