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.

Облака Венеры имеют слоистую структуру. На высоте от 57 до 75 километров располагается самый верхний ярус облаков. Его составляют мельчайшие капли 80 %-ной серной кислоты. В каждом кубическом сантиметре на высоте 65–67 километров таких частиц содержится около 300. В среднем слое облаков плотность частиц, а точнее капель, растет. Наряду с каплями имеются и твердые частицы — мелкие кристаллики (видимо, сера кристаллической структуры). В нижнем слое на высоте от 48 до 51 километра наблюдается наибольшая концентрация как крупных, так и мелких частиц. Их здесь примерно 400 частиц в каждом кубическом сантиметре. Ниже 48 километров их концентрация резко падает. На высоте 31–32 километра частицы полностью исчезают.

Мельчайшие сернокислые капли в атмосфере Венеры порождает сероокись углерода СОS. Она была обнаружена, хотя и в небольших количествах. Сернистый газ SO2 в условиях Венеры является источником серной кислоты. Он под действием интенсивного ультрафиолетового излучения Солнца в атмосфере Венеры выше облаков окисляется кислородом. В результате образуется серный ангидрид SO3. Сам же кислород образуется в результате фотолиза углекислого газа СО2. Говоря проще, солнечное излучение разрывает молекулу СО2 и высвобождает кислород. Серный ангидрид SO3 незамедлительно взаимодействует с водяным паром и дает серную кислоту. Ее немного, но вполне достаточно для того, чтобы образовать очень плотный слой облаков (туманы). Специалисты даже разработали сценарий образования облаков. События хронологически развиваются так:

«Процесс образования сернокислого тумана очень медленный. За весь венерианский день образуется всего 25 капелек диаметром 1,5мкм (микрон) на 1 см3. Такое количество частиц уже хорошо объясняет наблюдаемое явление. Все может выглядеть так. Утром стратосфера прозрачна, но к полудню в ней появляется уже довольно много частиц. Так как температура на их уровне ниже, чем на уровне излучающих облаков, идущее снизу тепловое излучение заметно ослабляется этой средой. Наибольшая концентрация частиц достигается к 16 условным часам, что и приводит к появлению минимума температуры. Ночью, когда «выключен» основной механизм этого процесса, небо снова становится прозрачным и яркостная температура достигает максимального значения».

Частицы облаков постепенно осаждаются, объединяясь и укрупняясь. Серная кислота при высокой температуре нижних слоев атмосферы Венеры разрушается. При этом угарный газ реагирует с серным ангидридом. Он разрушает его. В результате образуются углекислый и сернистый газ. На более низких уровнях остатки угарного газа отнимают у части сернистого газа последние атомы кислорода, а в атмосферу выделяется сера в газообразном состоянии.

То, что в атмосфере Венеры присутствуют серная, соляная и плавиковая кислоты, обусловлено высокой температурой поверхности планеты. Серная кислота в атмосферу Венеры попадает из вулканических газов, где ее много. Много ее и просто на поверхности планеты.

У специалистов вызывает недоумение, почему на Венере так мало воды, хотя по многим показателям (состав, масса, размеры) Венера очень похожа на Землю. Конечно, высокие температуры на Венере делают свое дело. Вся вода в результате уходит в атмосферу, выкипает. Одновременно водород уходит в космическое пространство.

Поверхность Венеры была исследована с помощью космических аппаратов. Были получены фотографии поверхности Венеры. Две из них показаны на рисунках 91 и 92. На первом из этих рисунков видны камни. Они разбросаны по всему полю снимка. Камни разных размеров — от мелких до метровых каменных глыб. И так до самого горизонта. Камни рассыпаны на рыхлом грунте.

Рис. 91. 22 октября 1975 г. в 7 часов утра по московскому времени с поверхности Венеры впервые было передано изображение. На склоне разбросаны многочисленные каменные глыбы. Большие камни в левой части изображения, напоминающие раковины, имеют, по-видимому, слоистую структуру. В левом верхнем углу снимка видны малоконтрастные пятна. Вероятно, это следующий склон горы

Рис. 92. Утром 25 октября 1975 г. «Венера-10» опустилась на плоскую каменную плиту на невысоком обширном плоскогорье экваториального района планеты. В нижней части снимка — часть аппарата, выше видны крышка телефотометра и прибор для измерения грунта. Каменные плиты разбросаны по всему полю снимка. Поверхность плит в левой части снимка светлее, чем в правой. Вероятно, небо слева было более светлым, чем справа. Широкая темная полоса в центральной части — аппаратурный дефект, связанный с расположением здесь светлой крышки телефотометра

Снимающий прибор находился у подножия венерианской горы, на склоне в 30°. Горы на Венере достигают высоты в несколько километров.

Грунт Венеры содержит 0,3 % калия,0,610–4 % урана (шесть стотысячных процента) и 3,6•10–4 % бария. Примерно половину

грунта составляет кремнезем SiO3. Космические аппараты взяли пробы грунта Венеры. Анализ проб показал наличие элементов с атомными номерами от магния до железа. Были отождествлены следующие соединения: SiO2, Al2O3, MgO, CaO, FeO, K2O, MnO, TiO2, SO3, Cl.

Что касается рельефа Венеры, то он характеризуется равнинными районами, горами и низменностями. Горные районы занимают небольшую площадь. Это земля Иштар, земля Афродиты и области Бета. Все горные районы занимают 8 % всей поверхности Венеры. Низменности занимают 27 % всей поверхности. Это низменность Аталанта (большая равнина диаметром 2500 километров, углубленная на 2 километра относительно среднего уровня) и другие низменности. Остальная поверхность планеты (почти две трети) находится на промежуточных высотах. Это волнистые равнины.

Земля Афродиты (горная местность) расположена в экваториальной области. Она простирается на 18 тысяч километров в долготном секторе 60 — 120°. По широте она занимает пояс от 10° северной широты до 45° южной широты. Это более 5000 километров. По площади это 41 миллион квадратных километров. Это примерно площадь нашей Африки.

Вид полушария Венеры с долготой центрального меридиана 180° показан на рисунке 86. Это восточная часть земли Афродиты. Здесь имеется большое число кольцевых образований, глубина которых составляет всего сотни метров.

На южной окраине Земли Афродиты имеется каньон Артемиды. Это огромный кратер-фантома, имеющий сравнительно правильную форму. Вокруг него имеется сильно разрушенный двойной вал. В центре в радиолучах регистрируется яркое пятно. Диаметр этого образования 2 60 0 километров. Обширная равнина Седны показана на рисунке 93. Она образовалась в результате действия вулканов. Полагают, что она похожа на базальтовые равнины Луны и Марса. Базальты действительно

Рис. 93. Равнина Седны. Из работ А. Базилевского, О. Ржиги и др. По данным «Венеры — 15 и — 16»

здесь обнаружены. На рисунке 94 показаны своеобразные острова, которые остались от рельефа предшествующей эпохи.

Во многих районах Венеры имеются кратеры — результаты ударов метеоритов. Так, в 2000 километров западнее Альфы на равнине Лавинии имеются три больших метеоритных кратера (рисунок 95). Диаметры их 37–50 километров. Видимо, они образовались, когда одно большое метеоритное тело в атмосфере Венеры распалось на три крупных обломка. Они при ударе о поверхность планеты и образовали эти кратеры. Кратеры по поверхности Венеры распределены довольно равномерно. Диаметры их самые разные — от 1,5 до 280 километров. Кратеры могут иметь разное происхождение. Их образуют и вулканы. Примерно полмиллиарда лет назад имело место усиление вулканической активности на Венере. Это значительно обновило ее поверхность. В настоящее время на Венере выбрасывается примерно столько же вещества,

Рис. 94. В некоторых районах над сравнительно ровной поверхностью равнины Седны выступают останцы — своеобразные острова, оставшиеся от рельефа предшествующей эпохи.

Из работ А. Базилевского, О. Ржиги и др.

Рис. 95. В области Лавиния радиолокационной съемкой с аппарата «Магеллан» обнаружены три огромных метеоритных кратера, по-видимому, общего происхождения. Меньшие кратеры в нижней правой части снимка — вулканы размерами от 1 до 12 км. Снимок NАSА

что и на Земле. Вулканов на Венере около 1600. 150 из них превышают размеры в 100 км. Большой кратер Изабелла показан на рисунке 96. Наибольшему числу вулканов Венеры присуща форма конусов или куполов, как это показано на рисунке 97. Здесь показано семь совершенно круглых образований, которые имеют проваленную верхушку. Их диаметр в среднем составляет 25 километров. Все они практически вытя-

Рис. 96. Кратер Изабелла с потоками продуктов извержений. Съемкой с аппарата «Магеллан» в 1991 и 1992 гг. на поверхности Венеры было обнаружено огромное количество подобных свидетельств вулканической деятельности. И хотя пока еще технически трудно установить, что эти извержения происходят и сейчас, было бы очень странно, если бы они почему-то вдруг прекратились в наши дни. Снимок NASA

Рис. 97. Семь круглых холмов диаметром около 25 км и высотой немного меньше километра,

расположенные в точке 30° ю. ш.,11,8° в. д. на равнине вблизи области Альфа, были определены как очень толстые и медленно растекающиеся лавовые потоки. Подобные образования известны и на Земле. Снимок NASA

нуты в линию. Видимо, это трещина, сквозь которую поднималась магма.

Любопытно, что в атмосфере Венеры регистрируются грозы. Молнии на Венере гораздо более часты, чем на Земле. Спускаемый на поверхность космический аппарат регистрировал несколько десятков электрических разрядов (молний) в секунду. Но это не обычные молнии, а электрические разряды, которые сопровождают вулканические извержения.