За облачной пеленой планеты Венера
Венера — второе небесное тело после Луны и первая среди планет солнечно» системы, на поверхность которой опустился космический аппарат, созданный руками человека. В обоих случаях это были советские космические аппараты.
Венеру часто называют космической сестрой Земли. Действительно, по своим внешним данным эта планета напоминает Землю. Ее поперечник всего на 600 км меньше земного, а сила тяжести на поверхности Венеры почти такая же, как и на Земле. Гиря в 1 кг, будучи перенесена па Венеру, весила бы там 850 г. Год на Венере несколько короче земного: он длится около 225 земных суток.
Если Лупа удалена от Земли на несколько сотен тысяч километров, то расстояние до Венеры составляет, даже в моменты наибольшего сближения, около 4(1 мл к. км. Поэтому изучение астрономическими методами нашей ближайшей космической соседки из семьи планет связано с весьма большими трудностями.
Эти трудности усугубляются еще и тем обстоятельством, что Венера упорно «скрывает» от нас свое «лицо». Дело в том, что Венера окружена атмосферной оболочкой, которая была открыта еще М. В. Ломоносовым. В этой оболочке плавает густая пелена облачности, состав которой до сих пор точно неизвестен. Облачная пелена Венеры совершенно непрозрачная, и если бы мы очутились на поверхности этой планеты, то были бы навеки лишены вида Солнца и звездного неба. На Венере всегда пасмурная погода, и небо там затянуто сплошной пеленой. Поэтому, рассматривая Венеру в телескопы, мы не видим поверхности планеты, а наблюдаем лишь верхнюю кромку облачности.
Что касается химического состава венерианской атмосферы, то единственным надежно определяемым ее компонентом является углекислый газ, относительное содержание которого по астрономическим данным должно составлять около 5%- Есть и надежные свидетельства о наличии в газовой оболочке Венеры водяного пара.
Основные компоненты венерианской атмосферы астрономам установить не удалось. Высказывалось предположение, что это азот или аргон. Наблюдения советского ученого проф. Н. Л. Козырева свидетельствовали о наличии азота. Однако эта проблема нуждалась в дальнейшем исследовании.
Важные данные о физических условиях на поверхности Венеры были получены за последние годы благодаря радиометодам. Советские исследователи под руководством академика В. А. Котельникова осуществили радиолокацию Венеры. Было отмечено, что условия отражения радиоволн поверхностью планеты исключают наличие больших водных пространств, хотя в целом поверхность планеты, видимо, более гладкая, чем, например, поверхность Луны.
Радиолокация позволила измерить, наконец, и скорость суточного вращения Венеры, относительно которой существовали самые различные предположения. Оказалось, что планета делает один оборот вокруг своей оси за 243 земных суток, причем ее суточное вращение происходит в обратном направлении по сравнению с земным.
Одной из самых интересных проблем, связанны с изучением Венеры, явился вопрос о температуре се поверхности. Ведь именно температура во многом определяет условия на поверхности небесного тела, и, в частности, от нее в значительной степени зависит возможность существования живых организмов.
К сожалению, обычные астрономические методы измерения температуры небесных тел для Венеры непригодны, так как облачный слой задерживает не только световые лучи, но и тепловое, инфракрасное излучение.
Но поверхность Венеры, как и поверхность любого нагретого тела, должна излучать электромагнитные волны в радиодиапазоне. Поскольку земная атмосфера и облака пропускают радиоволны определенной длины, можно было ожидать, что аналогичные «окна прозрачности» должны существовать и в газовой оболочке и облачном слое Венеры. Регистрируя венерианские радиоволны, можно было бы определить температуру поверхности планеты, так как интенсивность теплового радиоизлучения пропорциональна температуре источника.
Когда астрономы приступали к такого рода экспериментам, они на основе ряда теоретических соображений предполагали, что температура на Венере должна составлять около 50°, самое большее 80° тепла. Однако результаты первых же радионаблюдений оказались совершенно неожиданными. Они дали значительно более высокие температуры—порядка 350—400° Цельсия. А ведь это температура плавления свинца.
Когда американская космическая станция «Маринер 2» пролетала вблизи Венеры, она также произвела измерения температуры поверхности планеты радиометодом. Результат оказался еще более высоким — около 430° Цельсия.
Однако на основе этих данных еще нельзя было сделать окончательный вывод о реальной температуре поверхности планеты. Оставалось неясным, идет ли принимаемое радиоизлучение от самой поверхности Венеры или оно рождается в каком-либо слое атмосферы. С другой стороны, чтобы уверенно судить о температуре источника, необходимо знать механизм излучения. Ведь аналогичные радиоволны могут возникать и вследствие процессов нетеплового, электромагнитного характера, Так, например, суммарная «радиояркость» Земли при наблюдении из мирового пространства соответствует температуре источника порядка одного миллиона градусов, хотя реальная температура земной поверхности не превосходит нескольких десятков градусов тепла. Подобное несоответствие объясняется тем, что столь высокая радиояркость Земли создается работой многочисленных радио- и телевизионных станций, созданных человеком.
Возможное объяснение наблюдаемой высокой радиояркости Венеры было предложено советскими учеными проф. А. И. Лебединским и В. М. Вахмииым. Хорошо известно, что при так называемом тлеющем электрическом разряде в газе возникает интенсивное радиоизлучение, хотя окружающая среда при этом не нагревается»
Достаточно привести в качестве примера обычные газосветные трубки. Каждый, кто касался рукой такой трубки, знает, что их температура не превосходит температуры человеческого тела. В то же время радиояркость этих трубок соответствует огромной температуре от 10 до 40 тыс. градусов Цельсия. Внешне же такое радиоизлучение практически неотличимо от радиоизлучения нагретого тела.
Но это значит, что источником радиоизлучения Венеры вполне могут быть тлеющие разряды, происходящие в атмосфере Венеры. Дело в том, что Венера, как мы уже знаем, вращается во много раз медленнее Земли. Поэтому в ее атмосфере почти не действуют так называемые кориолисовы силы, возникающие при быстром вращении и вызывающие на Земле образование мощных атмосферных вихрей, а также грозовых процессов. Можно предполагать, что атмосферная циркуляция на Венере гораздо более спокойна и устойчива, чем на Земле. Здесь, видимо, могут существовать постоянные глобальные атмосферные течения со сравнительно плавным перемещением воздушных масс. При такой системе циркуляции в атмосфере Венеры может происходить своеобразное разделение электрических зарядов, в результате которого заряды одного знака концентрируются на дневной стороне планеты, а противоположного на ночной стороне. Вследствие этого в верхних электропроводящих слоях атмосферы должен возникнуть постоянный тлеющий разряд, сопровождающийся интенсивным радиоизлучением, но в то же время не дающий видимого свечения. По это означает, что в принципе имеется еще один вариант интерпретации результатов измерений радиоизлучения Венеры. Он состоит в следующем: поверхность планеты имеет сравнительно невысокую температуру — порядка 50—60° Цельсия тепла, а за остальную часть радиояркости ответствен тлеющий разряд, происходящий в атмосфере Венеры.
Однако это была всего лишь гипотеза. Разрешить вопрос о природе радиоизлучения Венеры можно было только путем наблюдений.
Если бы радиоизлучение Веперы действительно имело тепловую природу, то радиояркость планеты не должна была бы зависеть от длины волны. Во всем диапазоне она оставалась бы одинаковой. Однако измерения показали, что такого постоянства не наблюдается. Оказалось, что на миллиметровых волнах радиояркость значительно снижается. В то же время внутри миллиметрового и сантиметрового диапазонов она остается приблизительно постоянной. Но это говорило лишь о том, что миллиметровые и сантиметровые волны имеют раз личное происхождение. Какие же из них идут от поверхности планеты? Если сантиметровые, то ее температура превосходит 300° Цельсия, если же миллиметровые, то она может быть значительно ниже — меньше 100° тепла.
Представлялись возможными два случая, которые условно можно назвать моделями с «холодной» и с «горячей» атмосферой. В первом случае радиоизлучение идет от поверхности планеты. Сантиметровые волны свободно проходят сквозь атмосферу, а миллиметровые поглощаются и переизлучаются газовой оболочкой планеты. Однако яркостная температура этого вторичного излучения уже несколько ниже, так как атмосфера более холодна, чем поверхность планеты. Во втором же случае атмосфера прозрачна для миллиметровых волн, а сантиметровое излучение порождается какими-то явлениями в атмосфере, быть может, электрического характера.
Так обстоит дело с теоретической точки зрения. По как определить, какая из двух моделей соответствует действительности? Для этой цели было предложено исследовать распределение радиояркости по диску планеты. Как легко сообразить, толща атмосферы при наблюдении Венеры с Земли постепенно увеличивается от центра диска к его краям. Поэтому если радиоизлучение идет от поверхности планеты, то должно наблюдаться падение радиояркости от центра к краю, потемнение. В случае же модели с «горячей» атмосферой картина распределения радиояркости по диску планеты будет обратной. Но, к сожалению, практическое применение подобного метода столкнулось с весьма значительными трудностями. Дело в том, что видимый угловой размер диска Венеры настолько мал, что необходимые измерения лежат на пределе точности современных радиотелескопов. И поэтому нет ничего удивительного в том, что у различных наблюдателей получились противоположные результаты.
Требовалась дополнительная проверка. Она была произведена советским астрономом А. Д. Кузьминым и американским ученым Б. Кларком. Весьма тонкими наблюдениями на уникальном приборе — радиоинтерфотометре им удалось доказать, что радиоволны длиной около 10 см действительно излучаются главным образом поверхностью Венеры. «Вклад» ионосферы во всяком случае не превосходит 10%. Это означает, что поверхность Венеры действительно нагрета до 300—400 градусов Цельсия.
Но столь высокая температура требует объяснения. Как показывают расчеты, она не может быть следствием одной только близости Венеры к Солнцу. Должны действовать какие-то дополнительные факторы, способствующие разогреванию. Скорее всего, таким фактором является чрезвычайно сильный «парниковый эффект» венерианской атмосферы. Вероятно, газовая оболочка планеты, хорошо пропуская видимый солнечный свет, почти полностью поглощает инфракрасное излучение, возникающее в результате нагревания поверхности планеты. Это приводит к постепенному накоплению тепла. Парниковый эффект действует и на Земле. Но на Венере он должен быть во много раз более мощным.
На Земле парниковый эффект связан с наличием в атмосфере углекислого газа и водяного пара. На Венере углекислый газ тоже есть и в большом количестве. Но углекислый газ в инфракрасной области спектра поглощает далеко не все длины волн. Водяной пар мог бы «заполнить» эти «окна прозрачности». Но вода в атмосфере Венеры обнаружена лишь в очень небольших количествах. Конечно, не исключена возможность, что тепловое излучение планеты поглощает еще каком-либо газ, но какой именно, совершенно не ясно. Кроме того, обращает на себя внимание, что дневная и ночная стороны планеты одинаково горячи.
В связи с этим возникает естественное предположение о высокой внутренней температуре облачной планеты. Вполне возможно, что на Венере в настоящее время происходит бурная вулканическая деятельность. В таком случае высокие температуры, обнаруженные на поверхности Венеры, объясняются мощным притоком энергии из ее недр.
Уже давно было замечено, что иногда в атмосфере Венеры появляются большие темные пятна. Одно из таких пятен наблюдалось в течение нескольких недель харьковскими астрономами, причем впервые в мире ученым удалось исследовать различные фотометрические характеристики пятна, т. е. изучить особенности отражения пятном солнечных световых лучей. В результате астрономы пришли к выводу, что таинственное пятно либо представляет собой огромный разрыв в верхнем слое венерианской облачности, сквозь который виден нижний слои красноватого цвета, либо это гигантское облако каких-то сравнительно крупных частиц, выброшенных с поверхности планеты.
Вывод, к которому пришли харьковские ученые, также свидетельствует о том, что на Венере происходят какие-то мощные процессы, охватывающие значительные области планеты. Что именно представляют собой эти процессы — гигантские вулканические извержения или пылевые бури, сейчас сказать трудно. Чтобы получить ответ на этот вопрос, необходимы дальнейшие исследования.
|
|
Читайте в рубрике «Планета Венера»: |