Мыслящая Вселенная - Мизун Юрий Гаврилович - Страница 50

ВЕНЕРА

«Здесь нет привычной голубизны земного неба. Высоко над поверхностью Венеры раскинут огромный оранжевый купол облаков. Самые нижние его слои находятся на высоте 48–49 километров — так высоко, что с поверхности не видны какие-либо подробности их структуры, за исключением, может быть, тонких полос (вроде земных перистых облаков), расположенных чуть ниже 48 километров. Когда местное время приближается к б часам и наступает утро, рассветные лучи Солнца озаряют одну половину облачного купола и слегка подсвечивают другую. Наверное, это очень красиво, если смотреть с поверхности планеты. Облака становятся все светлее, яркость небосклона очень медленно выравнивается. На Земле проходит день, другой. Через 5 земных суток местное время на Венере прибавляется на один час. Через 10 земных суток — на два часа. Солнечные сутки на Венере очень длинны. Весь год планеты состоит из двух (точнее 1,91) солнечных венерианских суток. Поэтому так долго длится рассвет. Однако восход Солнца — понятие, не известное природе Венеры. Прямой луч Солнца неспособен пробиться сквозь двадцатикилометровую толщу сернокислотного тумана, который мы по традиции называем облаками Венеры. Пока наблюдения не показали ни одного, даже самого маленького, сквозного разрыва в облаках…»

Это отрывок из научной книги о Венере.

Венера — это вторая по удаленности от Солнца планета (рис. 86). Иногда ее называют двойником Земли. Своими размерами и массой она напоминает Землю. Продолжительность года на Венере составляет 224,7 земных суток. Орбита Венеры почти круговая. Среднее расстояние Венеры от Солнца составляет 108,1 миллиона километров. Наклон орбиты Венеры к плоскости эклиптики равен 3,5°. Из всех планет Венера находится ближе всего к Земле (40 миллионов километров). Это расстояние свет проходит за 2 минуты 12 секунд. Спутников у Венеры нет. Масса Венеры составляет 0,815 массы Земли. Радиус Венеры равен 6052 километрам (радиус Земли — 6371 километр). Средняя плотность Венеры только незначительно меньше средней плотности Земли.

Рис. 86. Вид полушария Венеры с долготой центрального меридиана 180°. Снимок NАSА

Рис. 87. Схема явления, которое М.В. Ломоносов наблюдал в 17 61 году. При прохождении Венеры по диску Солнца, что случается очень редко, вокруг выступающего края планеты появляется тонкий светлый ободок

Атмосферу у Венеры обнаружил еще Ломоносов. Измерения были просты, а логика безупречна. Когда Венера оказывается на линии Земля — Солнце, можно видеть, как она пересекает солнечный диск. Если солнечным лучам по пути к нам приходится проходить через атмосферу Венеры, то они искривляются. Если атмосферы у Венеры нет, то солнечные лучи искривляться не будут. Ломоносов установил, что они искривляются. Значит, у Венеры есть атмосфера. Схема этого эксперимента показана на рисунке 87. Около 96,5 % атмосферы Венеры составляет углекислый газ. Около 3,5 % составляет азот N2. Облака (туман) занимают высоту от 4 9 до 75 километров. Под облаками находится огромный океан из углекислого газа. Он раскален. Плотность газа очень велика. Она больше плотности атмосферного газа на Земле в 50 раз. Показатели относятся к поверхностям планет. Атмосферный газ на Венере (на ее поверхности) по плотности только в 14 раз меньше воды. Чем выше, тем плотность газа меньше. С высотой уменьшается и температура атмосферного газа. Это показано на рисунке 88. Так, на высоте 30 километров давление равно 9,4 бар, плотность 10 кг/м3 и температура равна 222 °C. На высоте 60 километров давление падает до 0,09 бар, плотность падает до 0,2 кг/м3, а температура уходит в минус (–30 °C). Из-за высокого молекулярного веса атмосферного газа выше 150 километров атмосфера Венеры разрежена больше,

Рис. 88. Зависимость температуры и давления от высоты в атмосфере.

Вверху показаны дневная и ночная концентрации электронов в ионосфере чем атмосфера Земли на таких же высотах. Выше этого уровня преобладают легкие частицы — атмосферный кислород и углекислый газ. А еще выше (выше 320 километров) резко увеличивается относительное содержание гелия и водорода. Легкие составляющие атмосферного газа — угарный газ, кислород и водород появляются как результат распада (диссоциации) молекул углекислого газа и водяного пара. Эта диссоциация происходит под давлением жесткого (высокоэнергичного) ультрафиолетового излучения Солнца в стратосфере Венеры. Атмосфера Венеры делится на разные высотные слои — тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу (криосферу). Выше 700 километров начинается корона Венеры, состоящая только из водорода. Она простирается до 1000 километров и плавно переходит в межпланетную среду. На высотах короны температура практически не меняется с высотой. Она, конечно, зависит от времени суток, то есть от того количества тепла, которое поступает в атмосферу от Солнца. Это значит, что температуры днем выше, чем ночью. Так, выше 160 километров температура днем (в подсолнечной точке) близка к 300 К при минимальной солнечной активности и 450 К — при максимальной. Ночью температура падает до 100 К.

В атмосфере Венеры содержится не только углекислый газ и азот, но и целый ряд малых составляющих (малых — по количе

Рис. 89. Составляющие атмосферы Венеры. Справа — малые составляющие

ству). Какие они и сколько их, показано на рисунке 89. На поверхности Венеры и в ее атмосфере очень мало воды, не более одной сотой процента. Пока не удается объяснить, почему это так. Об облачном слое Венеры можно судить по фотографиям. Напомним, что Венера вращается в противоположную сторону относительно направления вращения Земли. Над медленно вращающейся поверхностью планеты с огромной скоростью (около 100 м/с) вращается атмосфера на высоте облаков. Это средняя атмосфера. На фотографиях (рис. 90) следы этого вращения атмосферы прослеживаются как спиральные полосы, которые спускаются от полюсов к экватору. Приведенные снимки сделаны в ультрафиолетовых лучах. Что гонит атмосферный газ — до

Рис. 90. Снимки поверхности облачного слоя Венеры, сделанные в ультрафиолетовых лучах. Спиральные полосы, сходящиеся в центре, образуют V-образную фигуру, наблюдавшуюся с Земли. На рисунке приведены 4 последовательных изображения облачного слоя Венеры, которые показывают периодичность его движения. Интервалы между снимками 23,67 и 53 часа. Снимки сделаны с помощью аппаратуры спутника «Пионер — Венера». Снимок NАSА

конца не ясно до сих пор. Выше облаков скорость вращательного движения облаков резко падает. Она максимальна на высоте 16–32 километра. Ниже 10 километров скорость ветра составляет только единицы метров в секунду. На поверхности Венеры скорость ветра не более 1 м/с. Но этот ветер валит с ног. Ведь атмосфера там очень плотная. Ниже облачного слоя атмосфера Венеры представляет собой чистую, незамутненную газовую среду. В северной полярной шапке Венеры наблюдается полярный вихрь. Здесь атмосферный газ опускается вниз. При этом он увлекает за собой облачный слой. Поэтому здесь облачный слой ниже, чем в средних широтах. Период вращения полярного вихря составляет 2,7 суток. Движение атмосферного газа на Венере немного проще, чем на Земле, где циклоны сменяют антициклоны и движения не всегда легко предсказать. На Венере все движения атмосферы направлены на запад, и только на запад. При этом вращательном движении атмосферный газ значительно обгоняет вращение самой планеты.