Studio delle Condizioni Meteorologiche Marziane nel Pathfinder Site mediante un’Analisi Teorica e Sperimentale di un Modello Numerico di Previsione Atmosferica alla Mesoscala e Sviluppo di un’Interfaccia Software

Marte è un pianeta di cambiamenti guidati dalle stagioni e da un clima molto variegato. Fin dal XVIII secolo, gli astronomi sono stati in grado di osservare il restringimento delle calotte polari del pianeta al sopraggiungere della primavera, lo scorrimento delle nubi ed anche i cambiamenti di colore in superficie. Questi fenomeni non sorprendono e rafforzano l'idea che tutti i pianeti si sono creati ad immagine terrestre. Gli osservatori hanno notato che Marte ruota intorno al proprio asse in un periodo simile a quello terrestre (un giorno marziano, chiamato sol, dura 24 ore e 40 minuti). Inoltre, i piani equatoriali dei due pianeti sono inclinati in modo molto simile rispetto al piano dell'orbita (25,2 per Marte, 23,4 per la Terra), ciò fa sì che Marte, come la Terra, sperimenta quattro stagioni in un periodo di 669 giorni marziani, corrispondenti a 687 giorni terrestri. Proprio per queste somiglianze, spesso gli astronomi dei tempi andati parlavano di Marte come di un'altra Terra [56]. L'orbita marziana è più eccentrica di quella terrestre. Il perielio si verifica al termine della primavera dell'emisfero sud ed il pianeta è più vicino al Sole del 20% rispetto all'afelio, quindi in questo punto Marte riceve il 50% in più di energia solare. La velocità di Marte al perielio è massima, il che è causa di una lunghezza molto differente delle stagioni. L'estate per l'emisfero sud è calda, ma corta. Nell'immagine 2.7, le date e le stagioni sono mostrate con riferimento alla longitudine solare (Ls), che esprime la posizione di Marte rispetto al Sole misurata in gradi dal punto invernale nell'emisfero nord. In assenza di un sistema di calendari come quello terrestre, la longitudine solare serve a specificare le date e le stagioni marziane durante l'anno.

Il contrasto delle temperature tra giorno (rosso) e notte (blu) è evidente: ad esempio al polo sud è ancora visibile una calotta di neve di diossido di carbonio a -125C, depositata nell'inverno trascorso.
In un pomeriggio di bel tempo, durante l'estate dell'emisfero sud, il tempo potrebbe essere abbastanza mite: 20C, con un leggero vento. La notte, tuttavia, sopraggiungono condizioni glaciali, con una temperatura che crolla a 100C fino alla mattina successiva. Il suolo marziano è asciutto e granulare, condizioni che non favoriscono l'immagazzinamento del calore. L'inerzia termica è molto lenta comparata a quella della superficie terrestre con i suoi oceani. Inoltre, dal momento che l'atmosfera marziana è così tenue, ciascuna variazione è più marcata. Il clima di Marte è quindi di tipo super-continentale.
Un risultato di questo è che il ciclo delle stagioni è più marcato su Marte che sulla Terra, specialmente nei due solstizi. In questi periodi, infatti, i due pianeti sono inclinati in modo da esporre un polo al Sole per tutto il giorno: così il polo estivo riceve la maggior energia solare del giorno. Sulla Terra, l'inerzia termica del ghiaccio e degli oceani, e specialmente la riflessione della radiazione da ghiaccio e neve, assicura che il Polo Nord non sia più caldo, ad esempio, della Valle della Morte in California. Questi effetti sono di poco conto su Marte, così le temperature medie raggiungono il massimo nelle regioni polari dell'emisfero estivo il giorno del solstizio. Muovendosi dal polo estivo a quello invernale, le temperature continuano a decrescere. Nell'equinozio marziano, comunque, si incontra una situazione più familiare: fredde regioni polari e zona calda intorno all'equatore.