Температура Венеры.

Автор: Administrator

29.11.2008 07:32

Температура верхней атмосферы Венеры может быть измерена с Земли с достаточной точностью. Измеряется тепловое излучение облаков в инфракрасной области, и, кроме того, температура может быть получена из молекулярного спектра поглощения в отраженном солнечном свете. Оба эти метода показывают, что температура верхней части облачного слоя составляет ~250 К, что ниже точки замерзания воды (273 К).

Эти цифры, конечно, относятся только к верхней атмосфере. Сейчас мы знаем, что поверхность планеты гораздо горячее. Температура в участках, лежащих ниже облаков, впервые была измерена в середине 50-х годов при обнаружении теплового излучения в радиодиапазоне. Первоначальные исследования дали температуру поверхности около 600 К, величину, настолько высокую, что большинство астрономов считали ее ошибочной. Возможно, вследствие распространенного убеждения, что Венера должна быть похожей на Землю, высокие температуры не были общепринятыми до тех пор, пока «Маринер-5» и «Венера-4» не получили температурные профили атмосферы в 1967 г. Из прямых измерений, сделанных позднее автоматическими станциями «Венера-7, -8», получено значение температуры поверхности, которое составляет около 750 К.

Из большого различия температур на поверхности и в верхней части облачного слоя могут быть получены некоторые физические свойства атмосферы. В частности, атмосфера должна быть глубокой и, следовательно, массивной, поскольку в неглубокой атмосфере не может поддерживаться такой большой температурный градиент. На Земле максимальный градиент составляет около 10 К на 1 км; если бы возник больший градиент, он был бы быстро ликвидирован конвекцией. Тот же самый конвективный процесс должен также ограничивать температурный градиент на Венере.

Высокая температура поверхности Венеры также оказывает важное влияние на химический состав атмосферы. Как показал Льюис из Массачусетского технологического института, небольшое количество хлористого водорода и фтористого водорода может быть «выпарено» с поверхности горных пород при высокой температуре тем же путем, каким кислоты, соответствующие этим соединениям, выделяются в вулканических газах на Земле. Эта гипотеза подразумевает множество предположений: что скорости химических реакций на поверхности являются высокими, что атмосфера и поверхность находятся в химическом равновесии и что эффекты циркуляции в атмосфере достаточно малы, чтобы ими можно было пренебречь. Естественно ожидать, что высокая температура может ускорить химические реакции, но их действительные скорости еще не измерены, а другие предположения вообще не могут быть проверены. Несмотря на эти неопределенности, знание тепловых условий венерианской окружающей среды представляет разумный «список имеющихся в продаже» молекул для поисков в атмосфере.

Температура и другие физические свойства атмосферы тоже могут помочь в отождествлении веществ, входящих в состав облаков. Доказано, что одним из самых мощных методов анализа частиц облаков является изучение поляризации солнечного света, отраженного от облаков. Поляризация впервые наблюдалась французским астрономом Лио в 20-х годах, более современные измерения были сделаны Дольфюсом во Франции и Герелсом и Коффином из Университета штата Аризона. Теоретические вычисления Хансена и его сотрудников из Годдар-довского института космических исследований в Нью-Йорке показали, что поляризацию можно объяснить, если частицы, из которых состоят облака, являются сферическими с радиусом порядка 1 мкм, если их размеры меняются в узких пределах и если коэффициент преломления для зеленой области спектра составляет около 1,44 и имеет нормальную зависимость от длины волны.

Этот перечень свойств налагает несколько ограничений на выбор составляющих облаков; первоначально он исключал всех кандидатов. Сферическая форма частиц подразумевает, что они являются жидкими каплями, а не твердыми кристаллами. Вода исключается, потому что ее коэффициент преломления (1,33) слишком низок, а также потому, что она будет замерзать при температуре верхнего слоя облаков и, следовательно, капли не будут иметь сферической формы. Была сделана попытка заставить капельки соляной кислоты соответствовать требованиям вычислений Хансена, но оказалось невозможным сделать коэффициент преломления достаточно большим при условиях, существующих в верхних частях облачного слоя. Большинство других неорганических веществ было исключено, потому что их коэффициент преломления слишком высок.

Серная кислота была предложена независимо и почти одновременно Силлом и авторами этой статьи из Университета штата Аризона и Прин-ном из Массачусетского технологического института. Принн понимал, что он мог предсказать присутствие серной кислоты в облаках несколько лет назад, когда обнаружил цепь фотохимических реакций, которые достигали наивысшей скорости при образовании серного ангидрида (S03). Так как серный ангидрид не наблюдался на Венере, Принн предположил, что он разрушается сразу же после того, как образуется. В действительности серный ангидрид, образовавшийся в более холодных частях атмосферы, будет немедленно объединяться с водяным паром, образуя дымку из серной кислоты.