Загадки астрономии - Отто Байндер

Первые три вопроса вызывают разногласия среди астрономов главным образом потому, что визуальным наблюдениям поверхности Венеры препятствуют облака. Три другие характеристики определены лишь приближенно, так как у Венеры нет естественных спутников и, следовательно, расчеты, основанные на законах тяготения, невозможны.

Вращение. В очень редкие моменты, когда условия для наблюдений в телескоп идеальны, на диске планеты можно различить широкие темные и светлые полосы. Однако это, по-видимому, временные образования, и даже фотографии в инфракрасных и ультрафиолетовых лучах выявляют мало интересных деталей.

До начала космической эры ученые пользовались косвенными методами для определения продолжительности суток на планете, причем каждый получал свое собственное значение — от 22 часов до 225 суток. В последнем случае день на Венере был бы равен ее году, так как период обращения Венеры вокруг Солнца тоже составляет 225 суток. По данным, переданным с Маринера 2, период вращения получается равным 250 суткам (правда, это значение не вполне надежно) — больше, чем год на Венере. Это означало бы, что вращение Венеры обратное (то есть она вращается в направлении, противоположном направлению вращения всех других планет)[8].

Наклон оси. Из-за невозможности прямых наблюдений наклон оси Венеры также определяется косвенными методами. Некоторые астрономы отдают предпочтение значению угла наклона 30° (у Земли этот угол равен 23°, 5′), что обеспечило бы смену времен года на Венере такую же, как на Земле. Но возможна любая другая величина — от 0 до 180°. Маринер 2 не справился с этой задачей, так как не смог определить положение полюсов.

Диаметр. Эта величина, несомненно, зависит от толщины атмосферы Венеры под облачным слоем. В прошлом различные косвенные методы вычисления диаметра Венеры из наблюдений ее прохождения по диску Солнца давали числа от 12 300 до 12 700 км. Поскольку эта величина приблизительно равна диаметру Земли — 12 756 км, Венера была названа нашей «космической сестрой». Но по всем другим параметрам, за исключением размеров, Венеру нельзя назвать даже и двоюродной сестрой Земли.

Плотность. Эта величина, зависящая от соотношения диаметра и массы, также неизвестна. Обычно указывают значение 4,77 (по отношению к плотности воды), а иногда — даже 5,7, что превосходит плотность Земли (5,5). Плотность Венеры помог бы определить обращающийся вокруг нее спутник, так как период обращения спутника согласно закону всемирного тяготения зависит от массы планеты. Чем больше масса планеты, тем больше сила притяжения и тем выше орбитальная скорость спутника на данном расстоянии от планеты. Поэтому масса «безлунной» Венеры была определена приближенно по слабым возмущениям, вызываемым Венерой в движении Земли или случайного астероида, проходящего недалеко от нее.

Маринер 2 прошел в поле тяготения Венеры на относительно небольшом расстоянии от нее (34 600 км). «Поворот» Маринера на 25° позволил уточнить значение массы еще на один знак — с 0,8148 до 0,81485 (в единицах массы Земли).

Ускорение силы тяжести на поверхности и вторая космическая скорость. Поскольку эти величины зависят от массы (и радиуса. — Перев.), они известны лишь приближенно и составляют 0,85 g (g = 9,8 м/сек2 — ускорение силы тяжести на Земле) и 10,3 км/сек соответственно. Космонавт, весящий на Земле 75 кг, на Венере будет на 11 кг легче. Чтобы покинуть планету, космический корабль должен развить скорость 36 600 км/час, то есть на 3550 км/час меньше, чем для Земли.

Даже атмосфера Венеры, доступная наблюдениям, таит не меньше загадок, чем то, что она скрывает.

Загадка 7. Подобны или совершенно различны атмосферы Земли и Венеры?

Пожалуй, астрономы больше спорят об атмосфере планеты, чем о ней самой.

Спектроскопическими наблюдениями установлено, что атмосфера Венеры содержит большое количество углекислого газа. Но наличие как водяного пара, так и кислорода не удавалось обнаружить, до тех пор пока в декабре 1959 г. воздушный шар поднял телескоп и двух ученых на высоту 25 000 м. На этой высоте газы, входящие в состав земной атмосферы, уже не искажали показаний приборов, направленных на вечернюю звезду. Полученные спектроскопические данные свидетельствовали о том, что в атмосфере Венеры присутствует водяной пар. Вопрос о существовании свободного кислорода не был решен до 1962 г., когда советский астроном В. Прокофьев (Крымская астрофизическая обсерватория) дал положительный ответ.

Но оставался открытым вопрос: какова толщина воздушного покрова Венеры? Маринер 2 дал ценные сведения, определив с крайне малым разбросом показаний датчика, что облачный слой имеет толщину 27 км, простираясь приблизительно с высоты 70 до 100 км[9]. Поскольку толщина подоблачного слоя в земной атмосфере не превышает 20–25 км, Венера, очевидно, обладает более плотной атмосферой. По данным Маринера 2, атмосферное давление на поверхности Венеры превосходит земное в 10–30 раз. Будущие космонавты покинут корабль не в космических скафандрах, рассчитанных на низкое давление, а в панцирях, способных выдерживать высокое давление. Костюм для исследований «дна» воздушного океана Венеры, вероятно, будет напоминать глубоководный скафандр водолаза.

Другую проблему для космонавтики представляет огромное газовое покрывало планеты. Ощутимая[10] атмосфера на Земле, с которой связана опасность атмосферного торможения, простирается до 90 км. На Венере этот достаточно плотный слой, несомненно, имеет толщину по крайней мере 300, а то и 800 км. Если возвращение с орбиты на Землю — это опасное предприятие, настоящий ад, продолжающийся 15 минут, то первая посадка на Венеру будет стоить нескольких часов исключительного нервного напряжения[11]. Тепловой защите космического корабля придется выдержать температуру в три раза более высокую, чем в земной атмосфере. Возможно, будут созданы специально для посадки на Венеру ракеты-планеры с крыльями.

Когда первые космонавты передадут по радио информацию о неизвестных до сих пор условиях на поверхности Венеры и об окружающей обстановке, длившаяся века научная дискуссия, наверное, прекратится.

Загадка 8. Является ли Венера пустыней, водным океаном, миром, подобным Земле, или нефтяной планетой?

Пустыня. До обнаружения водяного пара в атмосфере Венеры большинство специалистов склонялись к мнению, что ее поверхность высушена почти на 100 % — бескрайняя пустыня от полюса до полюса. Неистовые ветры, поднимающие на десятки километров тучи песчаной пыли, образуют наблюдаемую с Земли облачную вуаль. Сатана мог бы ссылать туда грешные души, заслуживающие худшего, чем «обычный» ад.

Океан. Еще до того, как на Венере был обнаружен водяной пар, Уиппл (Смитсонианская обсерватория) и Мензел (Гарвардская обсерватория) предложили совершенно противоположную гипотезу. Они нарисовали картину подводного мира, целиком погруженного в бескрайний океан. Как полагают, эта точка зрения объясняет высокое процентное содержание углекислого газа в атмосфере Венеры. Много веков назад, когда расплавленная Венера остывала, извергающиеся вулканы обогатили атмосферу углекислым газом, точно так же как это происходило на древней Земле. Но на Земле углекислый газ соединился с металлами, образовав в нашей каменистой почве устойчивые карбонаты. На Венере же кипящий океан покрывает всю поверхность планеты и препятствует соединению газов и металлов. Не особенно хорошо растворяясь в воде, углекислый газ остался в атмосфере. Как предполагают Уиппл и Мензел, испарение воды способствовало образованию облаков того же типа, что и на Земле.

Мир, подобный Земле. Пусть сторонники пустыни и океана не напрягают своего воображения. Почему бы не предпочесть самое простое объяснение — подобный Земле мир с сушей и морями? Настоящая «сестра» Земли!

Сторонники этой теории не особенно доверяют всем современным оценкам содержания различных газов в атмосфере Венеры. И они отчасти правы. Наблюдения через верхний слой облаков, которые приходится выполнять астрономам, можно сравнить с изучением внутренних органов человека посредством наблюдения его кожного покрова. Противники теории океана не могут ничего возразить, опираясь на существующие данные, и все теории Венеры при всех их различиях будут находиться в одинаковом положении, до тех пор пока не будут получены новые факты.