Исследование планеты Венера космическими аппаратами (стр. 5 из 6)
Термосфера. Над тропосферой находится разреженная верхняя атмосфера. Днем она нагревается от прямой радиации в ультрафиолетовом диапазоне волн, а потому ее температура с высотой повышается. Таким образом, по вертикальному изменению температуры термосфера Венеры аналогична земной термосфере.
 |
Рисунок 1. Зависимость температуры Венеры от высоты.
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.
В верхней атмосфере преобладание СО2 сохраняется до высоты 200 км. На высотах 250 – 300 км его заменяет атмосферный кислород (О2) 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 –113º до –93ºС). Подъем температуры воздуха выше этого уровня связан с поглощением коротковолновой солнечной радиации.
Циркуляция атмосферы. Под влиянием солнечной радиации происходит неравномерный 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 АМС «Пионер-Венера – 1», относятся к верхнему уровню облаков. Разница в температурах по этому уровню (65 км от поверхности) между полюсами и 60-й параллелью составляет 10º – 20º, а наиболее высокие ее значения 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 110º (больше ¼ окружности) изменение температуры составляет не более 5º. 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. Температура на ночной стороне Венеры лишь на 20º 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 превышают скорость 1-2 м/сек, то на уровне верхней поверхности основного облачного слоя, т.е. на высоте 65 км, скорость восточного переноса воздушных масс возрастает до 100 м/сек (360 км/час). Вращаясь с высокой скоростью (в экваториальной зоне), облачный покров за четверо земных суток делает оборот вокруг Венеры, совершающей свой оборот вокруг оси за 243 суток, т.е. вращается в 60 раз медленнее, чем верхняя поверхность основного облачного слоя.
На высотах от 40 до 60 км движение воздушных масс с востока на запад происходит со скоростью 60 м/сек. У поверхности планеты ветра практически нет (скорость его 1-2 м/сек), и она окутана плотным горячим сухим воздухом (470ºС). Наличие облачного покрова свидетельствует о восходящих потоках воздуха. Вследствие медленного вращения силы Кориолиса на Венере очень малы.
Климат. Погода. Применительно к Венере, конечно, несколько упрощая суть дела, можно сказать, что климат и погода на этой планете одно и то же. Действительно, если под погодой понимать «непрерывно меняющееся состояние атмосферы... или последовательное изменение значений всех метеорологических элементов...», то на Венере эти условия практически неизменны в течение и суток и года. При почти перпендикулярном положении оси вращения Венеры к орбитальной плоскости (наклон 3º) колебания значений метеорологических элементов остаются в течение суток почти неизменными. Колебания температуры у поверхности не превышают 5º – 15ºС.
Экзогенные процессы
Отсутствие на Венере воды и крайне малая скорость ветра у поверхности планеты не способствуют развитию ни флювиальных, ни эоловых процессов. Обнаружение «Венерой-8» подобия коры выветривания на горных породах, богатых радиоактивными элементами, свидетельствует о действии процесса химического выветривания, хотя на поверхности планеты, как отмечалось, нет ни капли жидкой воды. При очень высокой температуре поверхности, близкой к точке плавления цинка и свинца, вероятно, протекают процессы непосредственного взаимодействия горной породы с находящимся в воздухе водяным паром. Вследствие необычайной сухости воздуха нижних слоев атмосферы едва ли процесс химического выветривания может идти активно.
При господстве устойчивых температурных условий на поверхности планеты термическое выветривание также протекает очень вяло. Как показали панорамы поверхности Венеры, выполненные спускаемыми аппаратами «Венера-9-14», местами имеются крутые склоны с каменными осыпями. Следовательно, в определенных условиях рельефа гравитационные процессы могут протекать активно.
Рельеф и недра
В отличие от Луны и Меркурия, где отсутствие атмосферы или ее большая прозрачность (Марс) позволяют вести орбитальным спутникам детальную телевизионную съемку, густой облачный покров Венеры, практически поглощающий всю солнечную радиацию оптического диапазона волн, исключает возможность получения фото- и телевизионных снимков поверхности планеты. Но облачный покров пропускает радиоволны, вследствие чего имеется возможность радарной съемки поверхности Венеры путем использования наземных высокочувствительных радиотелескопов. И еще один способ изучения поверхности - это посылка на нее специальных аппаратов-лабораторий, снабженных телекамерами. В последнее десятилетие было послано много таких аппаратов, о строении поверхности Венеры были получены конкретные данные.
На поверхности Венеры обнаружена порода, богатая калием, ураном и торием, что в земных условиях соответствует составу не первичных вулканических пород, а вторичных, прошедших экзогенную переработку. В других местах на поверхности залегает крупнощебенчатый и глыбовый материал темных пород с плотностью 2,7-2,9 г/см и другие элементы, характерные для базальтов. Таким образом, поверхностные породы Венеры оказались такими же, как на Луне, Меркурии и Марсе, излившимися магматическими породами основного состава.
Спускаемый аппарат «Венеры-9» сел на склон крутизной 30º, и слагающие склон обломки пород были угловатыми, часто с острыми ребрами, среди них находилось небольшое количество мелкозема. В целом на Венере наиболее распространена скалистая поверхность без мелкозема или с его небольшим количеством. Однако ни песка, ни пыли, как на Марсе, ни порошкообразного вещества с включением каменных обломков, т.е. лунного реголита, в местах посадки спускаемых аппаратов не оказалось. Но обнаружено другое - наличие маломощных плотных слоистых пород. Их образование связывается с осаждением из атмосферы вулканического пепла и метеоритной пыли.
Проведенные космическими аппаратами аналитические исследования подтвердили магматическое происхождение коренных пород и их основной состав. Цветное фотографирование мест посадки спусковых аппаратов позволило с большей детальностью охарактеризовать горные породы.
Последние радарные исследования, осуществленные в Посадене (Калифорния, США) в 1974-1975 годах, позволили получить много данных о макрорельефе венерианской поверхности. К числу наиболее интересных сведений следует отнести обнаруженные вблизи экватора линейного трога протяженностью 1500 км, шириной 150 км и глубиной 2 км, ориентированного с СВ на ЮЗ. По своей морфологии он напоминает Восточно-Африканскую систему рифтов и гигантский грабен, то же в экваториальной зоне Марса. Анализ радиолокационной карты Венеры выявил широкое распространение на ней рифтовых зон.
Дж. Шабер (Рифтовые зоны на Венере, 1983) выделил в пределах тропических широт планеты три крупные зоны тектонических нарушений, протягивающихся на многие тысячи километров. Главная из них проходит в субширотном направлении от земли Афродиты к вулканическому поднятию Бета. Рифтовые структуры в ней располагаются вдоль южных подножий поднятий Овды и Фетиды. Длина зоны 21 тыс. км. Другая зона аналогичной структуры (длиной 14 тыс. км) прослеживается от области Фетиды до северо-западного окончания области Атлы. Третья зона (длиной 6 тыс. км) протягивается в меридиональном направлении от области Бета до области Фебы.