Удивительная Солнечная система - Александр Громов

И это действительно так: утечка молекул из верхних слоев венерианской атмосферы действительно наблюдается, но она менее сильна, чем могла бы быть. Дело в том, что межпланетное магнитное поле, переносимое «солнечным ветром», образует вокруг Венеры некое подобие «конверта» и не дает потоку летящих от Солнца частиц проникать глубоко в атмосферу. Картина взаимодействия атмосферы Венеры с «солнечным ветром» была изучена с помощью аппарата Venus Express, она достаточно сложна и притом меняется в зависимости от активности Солнца.

Второй аргумент: состав газа. Атмосфера Венеры на целых 96,5 % состоит из углекислого газа, более тяжелого, чем преобладающие в земной атмосфере азот и кислород, а следовательно, менее склонного улетучиваться в пространство. Есть, наконец, и не очень уверенные соображения насчет того, что венерианская атмосфера не всегда была такой, а является следствием предыдущего грандиозного катаклизма и с тех пор медленно (очень медленно!) приходит в норму.

Пока же ситуация по меньшей мере удручающая: условия на поверхности Венеры категорически исключают возможности существования какой бы то ни было жизни, включая и астронавтов-исследователей. И если давно уже идут разговоры о посылке обитаемого космического корабля на Марс, то о Венере в этом смысле и речи нет. Смелые гипотезы ученых прошлого времени и вдохновенные выдумки фантастов пришлось, увы, сдать в архив.

Вторым по распространенности газом на Венере является азот (более 3 %). Имеется и водяной пар, но его крайне мало для такой планеты. Если выровнять рельеф Венеры и сконденсировать весь атмосферный водяной пар, то планета покроется всего-навсего 3-сантиметровым слоем воды. Для сравнения: Земля – 3-километровым. Разница в сто тысяч раз!

Похоже на то, что вода всегда была на Венере в жестком дефиците, – и это аргумент против появившейся сравнительно недавно популярной, но крайне странной гипотезы о том, что воду на Землю доставили кометы. Орбиты комет таковы, что, если бы за «обводнение» планет действительно отвечали кометы, то Венере досталось бы немногим меньше воды, чем Земле.

Правда, в шлейфе потерянного Венерой газа помимо нанесенного солнечным ветром гелия обнаружены водород и кислород, причем как раз в таком соотношении, которое непринужденно объясняется фотодиссоциацией молекул воды, так что у сторонников гипотезы комет-водовозов есть зацепка: возможно, вода когда-то присутствовала на Венере в значительном количестве, но затем, поднимаясь в высокие слои атмосферы (поскольку молекула воды легче молекулы углекислого газа), диссоциировала и улетучивались, пока воды на планете практически не осталось. Вряд ли, однако, это так. Более вероятен изначальный дефицит воды в той части протопланетного диска, из которого образовалась Венера. По всей видимости, молекулы воды были по большей части вытолкнуты излучением Протосолнца на расстояние, превышающее радиус орбиты Венеры.

Интересно было бы взять пробу венерианских вулканических газов: какой процент в них приходится на долю водяного пара? К сожалению, пока это желание – из области пустых мечтаний.

Атмосфера Венеры содержит еще одну «изюминку», правда, вряд ли очень сладкую: облака из мелких капелек концентрированной серной кислоты, висящие над планетой толстым слоем на высотах от 40 до 60 км. Феномен, конечно, уникальный, такого больше нет нигде в Солнечной системе, но он как-то не радует ни разработчиков спускаемых аппаратов, ни астрономов, лишенных из-за этих облаков решительно всякой возможности наблюдать поверхность Венеры в оптическом диапазоне. Но как феномен сернокислотные облака, конечно, тоже интересны. Верхняя их часть вовлечена в мощный вихрь, охватывающий всю планету. Скорость ветра в нем достигает 100 м/с. Молнии в венерианских облаках сверкают вдвое чаще, чем в земных, что дало повод говорить об «электрическом драконе Венеры». Ниже слоя облаков атмосфера практически безоблачна, а выше, до 100 км, находится мезосфера. Облаков в ней тоже нет, но имеется легкая дымка из аэрозолей той же серной кислоты и ее гидратов. Мезосфера Венеры изучена пока плохо.

Еще выше находятся слои атмосферы, чью динамику определяет приток солнечной радиации. Нагреваясь и разбухая на дневной стороне планеты, эти газовые слои вновь остывают на ночной стороне и опускаются к верхней кромке облаков. Однако на ночной стороне Венеры в высоких слоях атмосферы обнаружены участки температурной инверсии, нагретые до 70 °C. Аппарат Venus Express исследовал подобные образования и на дневной стороне. Их характерный поперечник составляет 20–30 км, и вряд ли они могут быть чем-то иным, кроме как верхушками конвективных ячеек. Что ж, и неудивительно! Столь плотная и горячая атмосфера, лишенная вследствие парникового эффекта возможности сбрасывать тепловую энергию излучением, просто обязана «кипеть» подобно тому, как «кипят» наружные слои Солнца, – разница лишь в масштабах явления.

А что же на дне окутывающего Венеру воздушного океана? Там практически нет ветра. Там горячий мертвый покой под оранжевым небом. По закону Рэлея рассеяние света в воздушной среде пропорционально четвертой степени частоты волны – поэтому в земной атмосфере синие лучи рассеиваются гораздо сильнее красных, что и определяет голубой фон неба. Но при той плотности атмосферы, что имеется на Венере, эффективно рассеиваться будет и более длинноволновая часть спектра – зеленая, желтая и красная. В сумме это и приведет к оранжевому небу.

Романтично? Спорный вопрос. Ясно только, что человек еще очень долго не увидит своими глазами оранжевого венерианского небосвода.

Но перейдем к последней планете земной группы (не считая собственно Земли) – Марсу. Это как раз та планета, о которой известно больше, чем о какой-либо другой (не считая опять-таки Земли), причем чем больше о ней известно, тем больше вопросов она задает. К слову, это характерно для любой развивающейся области знаний.

Еще древним было известно, что Марс не «привязан» на небе к Солнцу и может находиться даже в прямо противоположной Солнцу точке небосвода. В таком положении, называемом противостоянием, Марс особенно ярок и может поспорить даже с Юпитером. И неудивительно: в противостоянии Марс ближе всего к Земле и притом его диск освещен полностью. Поскольку, в отличие от Венеры с ее практически круговой орбитой, орбита Марса имеет заметный эксцентриситет (0,093), расстояние между Землей и Марсом в противостояниях бывает разное. Наибольшее сближение планет – великое противостояние, когда расстояние между планетами сокращается до 0,37 а.е., – наблюдается раз в 15 или 17 лет. Предыдущее великое противостояние было в 2003 году. В периоды великих противостояний угловой размер Марса достигает 25,7” – в два с лишним раза меньше, чем диск Венеры, но все-таки не так уж мало.

Само собой разумеется, Марс никогда не проходит по диску Солнца, как это иногда случается с Меркурием и Венерой. Внешняя (по отношению к Земле) планета – этим уже многое сказано.

За отчетливо красноватый цвет Марс издавна отождествлялся с богом войны. Нет ничего удивительного в том, что два маленьких спутника Марса, открытые лишь в 1877 году, получили название по имени сыновей и спутников бога войны – Фобос (Страх) и Деймос (Ужас). Словом, жизнерадостная подобралась компания.

Нечего и говорить о том, что все кому не лень, от серьезных ученых до писателей, населяли Марс, как правило, высокоразумными существами, далеко не всегда добрыми по отношению к землянам, а подчас и весьма агрессивными, с вожделением поглядывающими сквозь миллионы километров «космической пустоты» на нашу более комфортную планету. Эти представления вытекали опять-таки из убеждения: Солнце понемногу остывает. А раз так, то высокоорганизованные марсиане должны, чтобы не погибнуть, переселиться на Землю, причем люди со всей их техникой вряд ли сумеют помешать данному предприятию и будут походя сметены – или, может быть, понадобятся марсианам в гастрономических целях, как в «Войне миров» Уэллса.

Отдельная – и какая! – интрига была связана с так называемыми каналами на Марсе. «Открыл» их в 1877 году Джованни Скиапарелли при визуальных наблюдениях планеты как паутину тонких линий, покрывающую всю поверхность планеты. Возникло естественное предположение, что это именно ирригационные каналы (дороги или трубопроводы вряд ли могли быть достаточно широки, чтобы их получилось разглядеть с Земли в телескоп), построенные разумными существами и необходимые им для ведения развитого хозяйства в засушливых условиях Марса. «Потому что без воды и ни туды, и ни сюды», так сказать. Сенсация была велика. Правда, далеко не все наблюдатели, набросившиеся на Марс после вызванной Скиапарелли сенсации, подтвердили существование «каналов», но это как раз было в порядке вещей. То, что увидит наблюдатель в телескоп, зависит не только от размера и качества инструмента, не только от капризов погоды, но и от остроты зрения и квалификации самого наблюдателя. Ныне всякому любителю астрономии, кроме самых начинающих, известно, что опытный наблюдатель увидит на небе больше, чем неопытный, а в пределах одного небесного объекта разглядит такие подробности, которые останутся незамеченными для его менее искушенных коллег. Скиапарелли заслуженно считался одним из лучших наблюдателей, и ему верили. Более того, многим другим астрономам тоже стало казаться, что они видят марсианские каналы. То, что они не получались на фотографиях, не особо смущало – на рубеже XIX–XX веков астрофотография делала лишь первые шаги: и качество фотоэмульсий оставляло желать много лучшего, и механика, позволяющая точно «вести» телескоп по небу, не была сверхточной. А ведь достаточно совсем небольшого смещения объекта в поле снимка за время экспозиции, чтобы малоконтрастные тонкие детали размылись и перестали быть различимыми. Даже в наше время еще сохранились отдельные ситуации, когда визуальные наблюдения небесных объектов предпочтительнее фотографирования, – но сейчас этот факт хотя бы удивляет, а сто лет назад он не удивлял никого. Острый глаз наблюдателя ценился куда более, чем сейчас.