Атмосфера

В 1761 г. ожидалось редкое небесное явление: прохождение Венеры перед диском Солнца. Многие астрономы готовились к этому событию и даже снаряжали экспедиции в дальние края для его наблюдений. Ведь, если наблюдать моменты вступления Венеры на солнечный диск и схожде-ния с него из различных, отдалён-ных друг от друга пунктов Земли, можно вычислить расстояние от Зе-мли до Солнца - астрономическую единицу, одну из фундаментальных постоянных в астрономии, входя-щую во многие формулы небесной механики.

Готовились к наблюдениям и русские астрономы. Их организатором был Михаил Васильевич Ломоносов. Он направил две экспедиции в Сибирь: в Иркутск (под руководством Н. И. Попова) и в Селенгинск (во гла-ве с С.Я. Румовским), организовал наблюдения в Петербурге, на университетской обсерватории (А. Д. Красильников, Н. Т. Курганов), сам же решил наблюдать дома в небольшую трубу с целью изучения явления как такового.

Когда чёрный диск Венеры уже сходил с солнечно-го диска, Ломоносов заметил, что тонкая дуга на краю Солнца изогнулась, как бы приподнятая диском Венеры, и образовался яркий выступ - "пупырь", по выражению Ломоносова. Затем "пупырь" лопну!; и диск Венеры слился с тёмным фоном неба. Это явление позже, уже в XX в., получи-ло название "явление Ломоносова". Предположив, что оно вызвано преломлением солнечных лучей в атмосфере Венеры, учёный подытожил своё исследование следующими словами: "По сим примечаниям господин советник Ломоносов полагает, что планета Венера окружена знатной воздушной атмосферою, таковой (лишь бы не большею), каковая обливается около на-шего шара земного".

Ломоносов опубликовал свой труд на русском и немецком языках, но он прошёл незамеченным, и в 90-х гг. XVIII в. Уильям Гершель и немецкий астроном Иоганн Шретер вторично "открыли" атмосферу Венеры. Прио-ритет Ломоносова был восстановлен лишь в 50-х гг. XX в. усилиями российских астрономов. Так или иначе, в конце XVIII столетия стало ясно, что Венера окружена плотной атмосферой и мощным облачным слоем. Из чего же состоит эта атмосфера? И какие частицы образуют облака Венеры? Когда в 60-х гг. XIX в. астрономы впервые попытались выяснить состав атмосферы Венеры методом спект-рального анализа, они прежде всего надеялись обнаружить там "газы жизни" - кислород и водяной пар. Увы, их ожидания не оправдались. Поиски возобновились в XX в.. Академик Аристарх Аполлонович Белопольский в Пулкове, Весто Мелвип Счайфер во Флагстаффе (штат Аризона, США) пытались найти признаки полос кислорода и водяного пара на многочисленных спектрограммах Венеры - и вновь безрезультатно.

В 1932 г. американские астрономы У. Адаме и Т. Дэнхем на обсервато-рии Маунт-Вилсон зафиксировали в спектре Венеры три полосы, принадлежащие углекислому газу (С02). Их интенсивность указывала на то, что, количество этого газа в атмосфере Венеры во много раз превышает его содержание в земной атмосфере. По-пытки обнаружить в спектре Венеры признаки других газов долго оставались безуспешными. Планета была словно укутана чадрой и не желала раскрывать свои тайны. Тогда учёные принялись исследо-вать свойства облачного покрова Beнеры. В 1923 г, Эдисоном Петтитом и Сэтом Николсоном на обсерватории Маунт-Вилсон были начаты измере-ния температуры облаков Венеры. Затем они многократно повторялись другими астрономами. Наиболее уверенные результаты получили в 1955 г. Уильям Синтон и Джон Стронг (США). Температура облачного слоя Венеры оказалась равной 233-240 К (около -40 °С). Близ полюсов планеты она понижалась до 205-213 К В том, что температура облаков Венеры столь низкая, нет ничего удивительного. И в стратосфере Земли царят весьма низкие температуры.

Специальные наблюдения, выполненные советскими учёными Н. П. Барабашовым, В. В. Шароновым, В. И. Езерским, французским астрономом Б. Лио, а также теория рассеяния света плотными атмосферами планет, развитая В. В. Соболевым, свидетельствовали о том, что размеры частиц облаков Венеры - около одного микрометра. Но какова природа этих частиц? На этот вопрос классические методы астрофизики ответить не могли.

В середине 50-х гг. начались ис-следования Венеры методами радио-астрономии, а в 60-е гг. к этой неизведанной планете полетели межпланетные станции, созданные учёными и инженерами СССР и США. За последующие 40 лет о природе Венеры удалось узнать намного больше, чем за предыдущие 350 лет телеско-пических наблюдений.

В 1956 г. астрономы Морской исследовательской лаборатории США впервые зарегистрировали тепловое излучение Венеры на волне 3 см. Оно соответствовало температуре 600 К (свыше 300 С"). После дискуссии о том, что же обладает столь высокой температурой - поверхность планеты или её ионосфера, учёные пришли к выводу, что такова темпе-ратура поверхности. В 1967 г. в этом окончательно убедили спуск в атмосфере Венеры советской межпланет-ной станции "Венера-4" и пролёт вблизи планеты американского "Маринера-5". А позднее, после посадки на поверхность планеты станций "Венера-7" (декабрь 1970 г.) и "Венера-8" (июль 1972 г.), выяснилось, что её температура ещё выше, а именно 730-740 К.

В чём причина столь сильного разогрева поверхности Венеры? От Солнца она получает только вдвое больше тепла, чем Земля. Если бы Земля оказалась на её месте, температура нашей планеты повысилась бы более чем на 60С. Значит, должно быть и другое объяснение, Его нашёл американский учёный Карл Саган. Дело в том, что газовая оболочка Венеры - это гигантский парник. Она способна пропускать солнечное тепло, но не выпускает на-ружу, поглощает излучение самой планеты. Поглотителями являются углекислый газ, на долю которого приходится около 96% состава атмосферы, и водяной пар, хотя его и немного (доли процента).

Кроме того, в атмосфере Венеры были обнаружены азот (4%) и в не больших концентрациях другие газы (метан, аммиак, окислы азота, серы, соединения хлора и фтора, кислород). Астрономы детально изучили распределение давления, плотности, состава и температуры атмосферы Венеры по высоте. Давление её у по-верхности достигало 90 атмосфер. Этот последний результат был получен в начале 70-х гг. с помощью станций "Венера-7" и "Венера-8" и неоднократно уточнялся в ходе дальнейших экспериментов. Длительные наблюдения за облачным слоем Венеры с "Маринера-10" позволили выявить ряд устойчивых деталей, хорошо заметных в ультрафиолетовых лучах. Они перемещаются в сторону вращения планеты, значительно его опережая, - с периодом в четверо суток. Из этого следует, что на уровне верхней границы облаков (65-70 км над поверхностью планеты) дуют ветры с постоянным направлением с востока на за-пад и скоростью (вблизи экватора) 110 м/с. По земным меркам это ветер ураганной силы. Вопрос о составе облаков Венеры длительное время оставался предме-том острых дискуссий. Гипотезы о том, что облака Венеры - это капель-ки воды, кристаллики льда, капли С02, пылинки, отвергались одна за другой. Когда в начале 1967 г. французские астрофизики супруги Пьер и Жанна Кони обнаружили в спектре облаков Венеры следы соединений хлора и фтора (НС1 и HF), их тоже рассматривали как возможные составляющие частиц облачного слоя. Но тщательный анализ показал, что и эта гипотеза неверна.

Разгадка была получена в 1972 г., когда американские исследователи Луиза и Эндрю Янг, а также Годфри Силл независимо друг от друга пришли к выводу, что самым различным наблюдательным данным об обла-ках Венеры (их показателю преломления, спектральным характеристикам) хорошо удовлетворяет предположение, что они состоят из капелек концентрированной серной кислоты (H2SO4). Кроме того, серная кислота легко соединяется с водой.

Давление водяного пара над уровнем обликов оказалось как раз таким, какое должно быть, если облака состоят из капель 80-процентного раствора серной кислоты. Такие капельки встречаются и в земной стратосфере. Но в облаках Венеры они играют основную роль. Откуда же берётся и атмосфере Венеры серная кислота? Исследования показали, что она образуется химиче-ским путём из диоксида серы (SO2), источниками которого могут быть серосодержащие породы поверхности (пириты) и вулканические извержения. А есть ли на Венере вулканы? Это ещё предстояло выяснить.

Наверх

Назад На главную Поверхность