У царстві венеріанських хмар
Неодноразове зондування атмосфери Венери під час прольотів крізь неї автоматичних станцій дозволило отримати досить докладну картину її будови. Хмарний покрив планети тришаровий: на висотах від 70 до 90 км знаходиться розріджений стратосферний серпанок, на 50-70 км - основний хмарний шар, а на 30-50 км - підхмарний серпанок. Основний хмарний шар дуже стабільний, хоча місцями він густіший, а місцями трохи прозоріший. Він оранжево-жовтого кольору. Такий колір піднебіння, незвичайний для жителів Землі, обумовлений тим, що атмосфера Венери складається з СО2, великі молекули якого розсіюють саме цю частину сонячного світла. Хмари на Венері мають дуже високу яскравість, відбиваючи близько 80% світла (це можна порівняти з відбивною здатністю купових хмар в атмосфері та крижаних полярних шапок на поверхні Землі). У хмарах містяться аерозольні частинки сірчаної кислоти, а також водяна пара. Температура у цьому шарі – близько 10°С. Вимірювання з космічних станцій показали, що навіть у самій щільній частині основного шару хмар (57-61 км) схожий на слабкий земний туман або серпанок, оскільки дальність видимості в ньому становить 1-3 км.
Найбільш різка межа зміни фізичних параметрів у хмарному покриві Венери (освітленість, щільність, прозорість та ін) відбувається на рівні 50 км, де лежить нижня межа хмар. Структура хмарного шару на денній і нічній сторонах планети - різна. Постійний ярус хмар існує лише вище за рівень 50±2 км. Розташований нижче за нього шар (підсобний серпанок) має інший хімічний склад і з'являється тільки в нічний час, поширюючись вниз до рівня 37 км - до півночі і до 30 км - до світанку. До полудня ця серпанок розсіюється.
Хмарний шар стрімко переміщається зі сходу на захід над повільно обертаєтьсяпланетою, роблячи один оберт навколо неї за 4 земні доби. Вітри в ньому на висотах 50-60 км досягають понадураганних (понад 12 балів) швидкостей -100-710 м/сек (близько 400 км/год). З наближенням до поверхні, починаючи з висоти 20 км, швидкість вітру різко зменшується і на висоті 10 км становить лише 3 м/сек (близько 10 км/год). На самій поверхні планети (на висоті близько 1 м) вітер дме зі швидкістю 0,5-1 м/сек (2-4 км/год). Однак треба мати на увазі, що на Венері це вітер з повітря, яке в 50 разів щільніше за земне, тому створюваний ним тиск набагато більше.
Маса атмосфери Венери приблизно 100 разів перевищує масу атмосфери Землі. Переважна частка атмосфери становить вуглекислий газ (CO2
97%); азоту (N2) - близько 3%; водяної пари (H2O) - 0,05%, кисню - тисячні частки відсотка. У дуже малих кількостях є домішки SO2 , H2S, CO, HCl, HF. Температура на поверхні Венери (на рівні середнього радіусу планети) - близько 750 К (470 ° C, а максимальна зареєстрована 530 ° C), причому її добові коливання незначні. Тиск близько 107 Па, або 100 ат, щільність газу майже на два порядки вище, ніж в атмосфері Землі. Встановлення цих фактів стало розчаруванням для багатьох дослідників, які вважали, що на цій, так схожій на нашу планеті умови близькі до тих, що були на Землі в кам'яновугільний період, а отже, там і схожа фауна. Перші визначення температури, здавалося, могли виправдати такі надії, але уточнення (зокрема, за допомогою апаратів, що спускаються) показали, що завдяки парниковому ефекту біля поверхні Венери виключено всяке існування рідкої води.
Хмари Венери складаються переважно з 75-80-відсоткової сірчаної кислоти. Краплинки розчину сірчаної кислоти, що виникли під дією сонячногосвітла з присутніх в атмосфері вуглекислоти, а також у хмарах є водяна пара і сполук сірки. Концентрація водяної пари збільшується з висотою, досягаючи максимуму на висоті близько 50 км, де вона в сто разів вища, ніж у твердої поверхні, тобто частка пари на цій висоті наближається до одного відсотка. Температура та тиск спочатку падають зі збільшенням висоти. Мінімум температури (150-170 К) визначено на висоті 100-120 км, а в міру подальшого підйому температура зростає, досягаючи на висоті 12 тис. км 600-800 К. Встановлено, що легкий ізотоп аргону на Венері на два порядки більше, ніж на землі. Верхні шари хмар Венери відображають 76% сонячного світла, що падає на них.
З історії вивчення атмосфери
Крім того, в атмосфері Венери були виявлені азот (4%) та в невеликих концентраціях інші гази (метан, аміак, оксиди азоту, сірки, сполуки хлору та фтору, кисень)
Астрономи детально вивчили розподіл тиску, щільності, складу та температури атмосфери Венери за висотою. Тривалі спостереження за хмарним шаром Венери з "Маринера - 10" дозволили виявити низку стійких деталей, добре помітних в ультрафіолетових променях. Вони переміщаються у бік обертання планети, значно випереджаючи його, - з періодом у чотири доби.
Питання склад хмар Венери тривалий час залишався предметом гострих дискусіях. Гіпотези про те, що хмари Венери - це крапельки води, кристалики льоду, краплі CO2, порошинки відкидалися одна за одною. Коли на початку 1967 р. французькі астрофізики П'єр і Жанна Конн виявили в спектрі хмар Венери сліди сполук хлору та фтору (HCI та HF), їх теж розглядали як можливі складові частинок хмарного шару. Але ретельний аналіз показав, як і ця гіпотеза неправильна.
Розгадка булаотримана в 1972 р., коли американські дослідники Луїза та Ендрю Янг, а також Годфрі Сілл незалежно один від одного дійшли висновку, що найрізноманітнішим наглядовим даним про хмари Венери (їх показник заломлення, спектральні характеристики) добре задовольняє припущення, що вони складаються з крапель концентрованої сірчаної кислоти (H2SO4). Крім того, сірчана кислота легко з'єднується із водою. Тиск водяної пари над рівнем хмар виявився саме таким, який має бути, якщо хмари складаються з крапель 80-відсоткового розчину сірчаної кислоти. Такі крапельки трапляються й у земній стратосфері. Але у хмарах Венери вони відіграють основну роль.
Звідки береться в атмосфері Венери сірчана кислота? Дослідження показали, що вона утворюється хімічним шляхом з діоксиду сірки SO2 джерелами якого можуть бути породи, що містять сірки поверхні (пірити) і вулканічні виверження. Вулкани виявляють себе і в іншому: їх виверження вражають потужні електричні розряди - справжні грози в атмосфері Венери, які неодноразово реєструвалися приладами станцій "Венера".
Георгій Бурба, кандидат географічних наук