3. Осуществлена радарная съемка поверхности Венеры.
4. Вследствие очень высоких температур и давления жизнь на Венере
отсутствует.
Атмосфера
Загадочная атмосфера Венеры была центральным пунктом программы исследований
при помощи автоматический аппаратов за последние два десятилетия.
Важнейшими аспектами ее исследований были химический состав , вертикальная
структура и динамика воздушной среды. Большое внимание отводилось облачному
покрову, играющему роль непреодолимого барьера для проникновения в глубь
атмосферы электромагнитных волн оптического диапазона. При телевизионной
съемке Венеры удавалось получить изображение только облачного покрова .
Непонятными были необычайная сухость воздушной среды и ее феноменальный
парниковый эффект , за счет которого фактическая температура поверхности и
нижний слоев тропосферы оказалась более чем на 500 выше эффективной
(равновесной).
Состав атмосферы. Впервые химический состав атмосферы прямыми методами
был осуществлен советскими аппаратами «Венера-4, -5 и -6». Он оказался
таким: СО -97, N - 2, О - 0,1, Н О - 0,05%. Последующие полеты космических
аппаратов подтвердили приведенные данные с небольшими коррективами. Крайне
незначительное содержание водяного пара в атмосфере , а в ней сосредоточена
вся планетная масса гидросферы внешней области Венеры, представляет собой
на сегодняшний день загадку.
Атмосферы планет земной группы формировались за счет выхода из недр
вулканических газов при дифференциации вещества в стадию его расплавления.
Основную часть вулканических газов составляют водяной пар и углекислый газ,
находящиеся между собой в объемном соотношении 5 : 1 (Маров, 1976).
Свободные азот, кислород, водород в состав вулканических газов не входят ,
а представляют собой продукты последующих реакций.
По оценкам, общее количество углекислого газа на Венере и Земле
приблизительно одинаковое. Только на Земле он связан в осадочных породах и
отчасти поглощен водными массами океанов, на Венере же весь он
сконцентрирован в атмосфере. Обилие углекислого газа в современной
атмосфере Венеры в тысячи раз превышает общее его количество в земной
атмосфере.
В соответствии с приведенной пропорцией выделения водяного пара и
углекислого газа при дифференциации планетного вещества Венера должна была
бы иметь мощнейшую гидросферу, вполне сопоставимую с земной - с толщиной
эквивалентного слоя воды на поверхности порядка 2,7 км. Приблизительно
такого же колоссального масштаба должна была бы быть и гидросфера Венеры -
планеты , по своим размерам и эволюции очень сходной с Землей. Куда же
девались с Венеры огромные массы воды? Надежного ответа на поставленный
вопрос пока нет.
Вертикальная структура. В соответствии с температурным профилем
(рис.1) атмосфера Венеры делится на две области: тропосферу,
простирающуюся от поверхности планеты до приблизительно 100 км, и
термосферу (Schubert and Covey, 1981).
Тропосфера. Названа по аналогии с земной тропосферой по
температурному вертикальному профилю. В венерианской тропосфере температура
с высотой понижается. На поверхности температура равняется + 460 С, она
мало меняется днем и ночью. К верхней границе тропосферы температура
понижается до 180 К (- 93 С). Состав газов тропосферы в общем сохраняется
по всему профилю, т.е. это в основном атмосфера из углекислого газа.
В тропосфере на высотах между 45 -50 и 60- 65 км находится облачный
покров , у него очень высокое альбедо : он отражает около 78% приходящей
солнечной радиации. Только небольшая часть солнечной энергии проходит через
облака и тропосферный воздух и достигает поверхности планеты.
Несмотря на то что прямая солнечная радиация почти не достигает
поверхности планеты , температура ее , а также нижних слоев тропосферы
очень высока - до 460 С. Причиной является сильно выраженный парниковый
эффект атмосферы.
Облачный покров. Несмотря на неоднократное пересечение облачного покрова
спускаемыми аппаратами космических станций , взятие проб воздуха на разной
высоте и анализ их, четкого представления о составе облаков и их генезисе
до сих пор нет. Ясно только одно, что если до космического века они
признавались в основной своей массе состоящими из водяного пара, то в
настоящее время такая точка зрения признается ошибочной.
По степени поляризации облака состоят скорее всего из капелек
серной кислоты с примесью воды (Schubert and Covey, 1981).
М.Я.Маров (1976) облачный покров Венеры определяет как скопление
капелек концентрированного ( 75-80%) водного раствора серной кислоты,
возможно, с примесью плавиковой и соляной кислот. Серная кислота находится
в переходном состоянии из жидкой фазы в твердую. Содержание водяного пара в
облачном покрове не более 10 - 10 от общей смеси газов.
По вертикали облачный покров делится на три слоя: верхний,
простирающийся между высотами 65 и 78 км (Ксанфомалити, 1976), средний,
основной слой плотных облаков - от 50 до 65 км и нижний , находящийся под
основным слоем и представляющий собой дымку, аналогичную верхнему слою.
Основной облачный слой , обладающий стабильностью и высокой
плотностью, непрозрачен для световых лучей . 78% солнечной радиации
отражается его верхней поверхностью, и именно ее полосчатое строение
наблюдается в наземных телескопах и на телевизионных снимках. Светлые
полосы это - это поверхность густых облаков, а темные - разрывы между ними,
через которые в ультрафиолетовых лучах виден неосвещенный нижний слой
облачного покрова.
При среднем значении температурного градиента в тропосфере 7,3
/км ( у земной тропосферы он 5,6 /км) температура воздуха понижается с
высотой приблизительно +470 С у поверхности планеты до -35 С у верхней
поверхности основного облачного слоя (Ксанфомалити, 1976). Это означает
,что в верхней части облачного слоя вода может находиться ( при давлении
0,11 кг/см ) только в твердой фазе - в виде кристаллов льда.
Используя указанное значение температурного градиента, легко
получить температуру нижней поверхности основного облачного слоя на высоте
50 км. Она будет + 75 С. Приблизительно на 2 - 3 км ниже того уровня, уже
в пределах нижнего разреженного облачного слоя, температура повышается до +
100 С. Это предел нахождения воды в жидкой фазе. Следовательно, ниже 47-48
км вода может находиться в тропосфере только в газообразном состоянии - в
виде пара. Таким образом, поверхность Венеры нигде не соприкасается с водой
в ее наиболее активной фазе - в жидком состоянии. Круговорот воды на
Венере, характеризующийся крайней незначительностью участвующей в нем воды,
могущей переходить из одной фазы в другие, ограничивается интервалами высот
в тропосфере от 47 до приблизительно 65 км. Атмосферные осадки на Венере в
виде дождя , снега, града отсутствуют вследствие очень напряженного
температурного поля внешней области планеты. Из сказанного следует, что
круговорот воды на Венере не возбуждает обычных для Земли природных
процессов - флювиальных, гляциальных и других. Вода в парообразном
состоянии обусловливает химическое выветривание горных пород. Однако и этот
процесс малоактивен.
Термосфера. Над тропосферой находится разреженная верхняя атмосфера.
Днем она нагревается от прямой радиации в ультрафиолетовом диапазоне волн,
а потому ее температура с высотой повышается (рис. 1). Таким образом, по
вертикальному изменению температуры термосфера Венеры аналогична земной
термосфере. Но вместе с тем имеются и различия. На Земле эта сфера
существует непрерывно - день и ночь, а на Венере - только днем, ночью она
исчезает. Повышенный нагрев воздуха в дневное время заменяется его сильным
охлаждением ночью, в связи с чем воздушная среда верхней атмосферы
приобретает свойство криосферы (Schubert and Covey, 1981).
В верхней атмосфере преобладание СО сохраняется до высоты 200 км.
На высотах 250-300 км его заменяет атмосферный кислород (О) и окись
углерода, а выше 500-700 км атмосфера становится чисто водородной, которая
постепенно переходит в межпланетную среду.
Температурный минимум в атмосфере приурочен к высотам 100-110 км,
т.е. к основанию термосферы. Его значение выражается 160-180 К (от -113
до -93 С). Подъем температуры воздуха выше этого уровня связан с
поглощением коротковолновой солнечной радиации (Маров, 1976).
Циркуляция атмосферы. Под влиянием солнечной радиации происходит
неравномерных нагрев планетной атмосферы. Тепловой баланс атмосферы в
экваториальной зоне бывает положительным, т.е. приход тепла больше
излучения его в инфракрасном диапазоне волн в космос. Однако избыток тепла
не накапливается в экваториальной зоне, а передается полярным областям, у
которых тепловой баланс отрицательный. Происходит некоторое сглаживание
температурных различий областей: одной - с положительным тепловым балансом,
другой - с отрицательным.
Этот процесс конвективной передачи тепла от экватора к полюсам
свойственен и Земле, но вследствие мощного широтного перемещения воздушных
масс с востока на запад он оказывается недостаточно выраженным.
В венерианской атмосфере горизонтальные различия температур
намного меньше , чем вертикальные. Наибольшие широтные различия ,
установленные «Пионер-Венус - 1», относятся к верхнему уровню облаков.
Разница в температурах по этому уровню (65 км от поверхности) между
полюсами и 60-й параллелью составляет 10-20 , а наиболее высокие ее
приурочены к экваториальной зоне, как и у других планет.
Наибольшее количество энергии поглощается в интервале высот 70-100
км; температура на этом уровне на полюсе выше, чем в экваториальной зоне.
Впрочем , аналогичное явление характерно и для Земли. В земной
атмосфере в пределах стратосферы и мезосферы полярная область теплее, чем
экваториальная.
В венерианской тропосфере температурные вариации по широте
значительно больше, чем по долготе. По долготе на расстоянии 110 (больше
1/4 окружности) изменение температуры составляет не более 5 . В нижней
тропосфере (10-20) км различия еще меньше , она так массивна , что
сохраняет высокие температуры даже в течение продолжительного периода очень
длинной (117 земных суток) венерианской ночи (Schubert and Covey, 1981).
Температура на ночной стороне Венеры лишь на 20 ниже, чем на дневной.
Хотя горизонтальные температурные различия в венерианской тропосфере
малы, тем не менее они могут возбуждать силы атмосферной циркуляции.
Особенно большое значение имеют широтные градиенты температуры (между
дневной и ночной сторонами планеты).
В соответствии с вращением Венеры с востока на запад в том же
направлении (с востока на запад) происходит вращение атмосферы. Скорость
вращения тропосферы как по вертикали, так и в горизонтальном направлении
изменяется. Если на экваторе у поверхности Венеры восточные ветры не
Страницы: 1, 2, 3
