Венера в Лупе: Атмосфера и её Особенности

Атмосфера Венеры удивительна. Человек бы не смог ступить на ее поверхность, ведь температура здесь доходит до 500 °С, но, если представить, что это все же произошло, ходить по планете было бы так же сложно, как по дну водоема. Дуновение ветра перенесло бы землянина как соринку, а брошенная с высоты атмосферы монетка спускалась бы медленно, как будто сквозь воду. Нередки на Венере и кислотные дожди.

Состав атмосферы

Венера по всем параметрам меньше Земли, но при этом ее атмосфера в 93 раза тяжелее, чем у нашей планеты. Основной элемент, из которого состоит Венера, – это углекислый газ. Его доля составляет практически 96,5 %. Оставшаяся часть – азот. Содержание других элементов ничтожно мало: аргон, угарный газ, водяной пар, диоксид серы, неон, гелий, фторо- и хлороводород все вместе едва ли составляют 0,03%.

 

Структура атмосферы Венеры

Отличительное свойство атмосферы Венеры – высокая плотность. Принято считать, что именно по этой причине планета не страдает от падения метеоритов и астероидов. Космические тела такого рода сгорают на подлете, не достигая поверхности Венеры.

Атмосфера Венеры состоит из слоев разной плотности. Серная кислота собирается в облака, которые плотной пеленой формируют защитный слой. Он отражает около 75% солнечных лучей. Несмотря на то что Венера расположена намного ближе к Солнцу, чем Земля, из-за облаков она получает такое же количество солнечных лучей, как и наша родная планета.

Внутри облаков происходит масса процессов. Молнии, появляющиеся в их толще, настолько сильные, что их возникновение фиксируют не только зонды, находящиеся в космосе, но и приборы обсерваторий с Земли. В ходе химических реакций, происходящих в облаках, образуются кислотные дожди, но они не достигают поверхности планеты, испаряясь по пути к ней.

Слои атмосферы на планете

Венера имеет газовую оболочку, верхний предел которой доходит до 350 км над поверхностью. Над атмосферой Венеры находится ионосфера. Она состоит из электрически заряженных частиц. Толщина ионосферы зависит от интенсивности излучения солнца (ультрафиолетового и рентгеновского). Ее высота – в пределах 150-300 км.

Если идти сверху вниз, то Венера имеет следующие слои атмосферы:

• термосфера – от 120 км до ионосферы;
• мезосфера – от 65 км до термосферы;
• тропосфера – от поверхности до 65 км.

Зона океана

Это самая нижняя часть тропосферы. Высота зоны океана – около 5 км. Воды как таковой на этой планете нет. Из-за высокого давления на поверхности Венеры двуокись углерода здесь пребывает в пограничном состоянии – уже не жидком, но еще и не газообразном. В научном мире эту массу принято называть сверхкритическим флюидом. Из-за специфической вязкости слоя воздух у самой поверхности Венеры движется медленно – в пределах 1-3 м/с.

Тропосфера Венеры

Из всех слоев атмосферы этот самый плотный. Тропосфера простирается от поверхности планеты и поднимается на 65 км. Нижняя половина слоя включает практически всю массу атмосферы планеты и представляет собой гомогенный туман из серной кислоты.

Именно здесь отмечается давление в 93 бара и температура – в 500 °С. По мере поднятия вверх температура на планете падает. Давление на Венере изменяется по такому же принципу. На самом верху тропосферы оба показателя становятся похожими на температуру и давление на Земле. Ветер в этой области становится намного сильнее и доходит до 100 м/с.

Тропопауза

На самом краю тропосферы, переходящей в мезосферу, расположена зона, очень близкая по параметрам к земной атмосфере. Здесь приемлемая для человека температура (от 20 до 38 градусов тепла) и давление в 1 атмосферу, что совпадает с нашей планетой.

Мезосфера

Нижний предел этой зоны проходит на высоте 65 км от поверхности Венеры. Мезосфера буквально лежит на верхушках сернокислотных облаков. Температура слоя от +20 °C доходит до -40 °C. Мезосферу условно разделяют на 2 части: верхнюю (62-72 км) и нижнюю (73-95 км). Чем выше, тем холоднее.

Термосфера

Более удаленная часть атмосферы является разреженной. Она располагается на расстоянии 120-220 км от поверхности Венеры. Термосфера на отвернутой от Солнца части планеты – самая холодная зона. Температура здесь может опускаться ниже -170 °C. Днем ионизированная зона атмосферы прогревается до +20 °C, а иногда и до +100 °C.

Ионосфера и магнитное поле Венеры

Верхний слой атмосферы планеты Венера совпадает с земным. Называется он ионосферой и формируется за счет солнечного ветра, состоящего из потока заряженных частиц, а также благодаря поглощению ультрафиолета. В составе ионосферы планеты преобладают ионы углекислого газа и кислорода.

Земля и многие другие планеты имеют собственное магнитное поле. О Венере такого сказать нельзя. Замеры и исследования, которые были проведены космическими аппаратами с целью определения есть ли какое-то поле у планеты, свидетельствуют о том, что магнитное поле Венеры в 8 тыс. раз слабее, чем у Земли.

Магнитное поле планет формируется благодаря вращению жидкого металлического ядра. Чем сильнее вращение, тем мощнее поле. Слабость магнитного поля Венеры – это следствие ее медленного вращения. Есть также вероятность, что виной всему ядро планеты, которое может быть не жидким, а твердым.

Отсутствие собственного магнитного поля не лишило Венеру защиты. У нее есть замена в виде индуцированного поля, которое формируется при взаимодействии атмосферы планеты с магнитным полем Солнца. Благодаря наличию такого поля солнечная радиация все же встречает преграду по дороге к поверхности Венеры.

На солнечной стороне планеты при контакте с солнечным ветром появляется столб плазмы. Ударная волна перенаправляет поток ветра таким образом, что он огибает Венеру, нагреваясь и затормаживаясь.

Такая «точка защиты» есть у всех планет с магнитным полем, но расположена она на разной высоте. Все зависит от мощности поля. У Юпитера, к примеру, точка находится на высоте 3 млн км от поверхности. У Земли этот показатель – около 65 тыс. км.

В силу слабости магнитного поля Венеры ее ударная волна образуется на границе ионосферы – приблизительно в паре тыс. км от поверхности. Следствием этого становится активный контакт атмосферы планеты и солнечного ветра. Спасает Венеру высокая плотность ее атмосферы. Если бы ее не было, планету бы ждала участь Марса, магнитное поле которого присутствует только на определенных участках и с течением времени становится все меньше.

Венере такое развитие событий не грозит, хотя за планетой уже тянется целый шлейф из газовых молекул, отбившихся из потока солнечного ветра. Выглядит он как хвост кометы и простирается на миллионы километров.

В атмосфере Венеры практически нет водяного пара. Его доля едва ли составляет 0,003 %. Достигая верхних слоев атмосферы, пар распадается на ионы кислорода и водорода, которые направляются в открытый космос.

Погодные явления на Венере

Грозы на Венере – достаточно частое явление. Молнии наблюдаются в два раза реже, чем на Земле. Появление импульса происходит по такому же принципу, только вместо водяного пара облака Венеры формируются из паров серной кислоты.

То же самое касается и дождя – он здесь кислотный. Капли не долетают до поверхности планеты. Из-за высокой температуры они испаряются в пути к почве, превращаются в газ и опять становятся облаками.

Движение атмосферы Венеры необъяснимо. За земной год она совершает полтора оборота вокруг своей оси, а облака успевают сделать полный круг всего за 4 дня. Вверху облака движутся со скоростью 100 м/с. Чем ближе к поверхности планеты, тем меньше скорость. В самом низу воздух едва ли ощущается. Причиной тому – неизменность температуры, из-за которой ветру просто неоткуда появиться. Движение воздушных масс происходит с востока на запад. Причина активности ветра в верхней зоне атмосферы учеными еще не выявлена.

Несмотря на то что воздух у поверхности дует медленно, он тем не менее переносит частички сыпучих материалов, образуя ландшафт. На изображениях, которые удалось получить ученым, видно наличие скал, которые разрушались под воздействием воздушных потоков, а также песчаных дюн.

Ветра Венеры, как и земные, дуют по направлению к экватору. Нередки здесь и торнадо, которые по мощности в четыре раза превышают земные. Они образуются на полюсах, когда раскаленный воздух из экваториальных широт достигает полюсов и закручивается, образуя S-образный рисунок.

Особенности атмосферы: из чего состоят облака Венеры

Помимо серной кислоты в состав облаков входят частички серы, фосфорная кислота и сульфокислоты. Снаружи они выглядят плотными и густыми, но, если бы получилось попасть внутрь, картина была бы другой – можно было бы видеть легкую пелену желтоватого оттенка. Через такой туман видно довольно далеко. Все дело в том, что эффект непроницаемости и непрозрачной густоты достигается за счет многослойности облаков и их объема.

Облака на Венере ярко-желтые. Они постоянно движутся, сменяя друг друга. Поскольку основная часть солнечных лучей через них не проходит, на поверхности планеты довольно сумеречно. Причина окрашивания облаков в желтый цвет учеными еще не разгадана. Нет точного ответа и на вопрос о том, почему при воздействии ультрафиолетом определенные участки верхнего слоя облаков кажутся темными.

Ветер и атмосферная циркуляция

Ветер на Венере поддается измерению только в районе верхнего слоя облаков. На высоте около 65 км его скорость равна 100-110 м/с. Исследования были проведены немного ниже 50° широты. Величина широты и скорость ветра обратно пропорциональны. На полюсах он исчезает полностью.

Циркуляция атмосферы происходит значительно быстрее, чем планета вращается вокруг своей оси. Этот процесс имеет свои особенности: вращение тропосферы в средних широтах происходит быстрее, чем на экваторе.

Откуда взялась серная кислота в атмосфере Венеры

Серная кислота появилась на планете из-за того, что ее поверхность покрыта вулканами. Не все они потухли. Действующие вулканы продолжают извергать огромные порции серы в воздух. Из-за жары у поверхности планеты, сера испаряется. В атмосфере она воздействует с солнечным светом водяным паром и теплом, превращаясь в серную кислоту.

Температура в атмосфере Венеры

По мере приближения к поверхности планеты температура повышается. До высоты в 60 км повышение столбика термометра происходит плавно. На границе облачного покрова температура не понижается менее 10 °C. Ниже начинается сплошной облачный покров, а вместе с ним увеличивается и жар, который к поверхности достигает температуры плавления свинца.

Парниковый эффект

Из-за наличия парникового эффекта Венера занимает одно из лидирующих мест по температуре на поверхности среди всех планет Солнечной системы. Обусловлено это совсем не близким расположением к Солнцу, ведь его лучи поглощает плотный облачный покров Венеры.

Все дело в том, что часть лучей до поверхности все же долетает. При этом энергия не только поглощается, но и отражается с переизлучением в инфракрасном спектре. Это излучение никуда не девается с планеты. Вместо того чтобы попасть в космос, оно снова возвращается к поверхности Венеры. Получается эффект ватного одеяла, который прогревает поверхность до +464 °C.

Температура в области дня и ночи планеты лишь немного отличается. Это обеспечивается высокой плотностью тропосферы. Поддержанию парникового эффекта способствует наличие в атмосфере углекислого газа, а также присутствие сернистого газа и водяных паров на Венере.

Исследования атмосферы Венеры

Изучать Венеру ученые начали несколько веков назад. Исследования проводились с помощью радаров, телескопов, космических зондов и спектроскопов.

Первым наличие атмосферы на Венере обнаружил М. В. Ломоносов. Это открытие ученый сделал в 1762 году. Он наблюдал за движением Венеры относительно Солнца и увидел светлый ореол, который ее обвивал. Ученый сделал правильный вывод о том, что это явление становится результатом преломления лучей Солнца в атмосфере планеты. Следующей задачей стало изучение у планеты Венера состав атмосферы.

В прошлом веке появилось более современное оборудование, которое позволило определить химический состав атмосферы Венеры и установить температуру её слоев. Благодаря телескопам и радарам ученым удалось увидеть то, что расположено под толстым покровом облаков. Так появились снимки элементов ландшафта и были выявление особенности атмосферы на Венере.

В космос уже отправилось несколько зондов, каждый из которых приносит все больше информации о планете. Первые аппараты очень медленно спускались сквозь плотную оболочку Венеры и разряжались раньше запланированного, а последние из запущенных были расплющены высоким атмосферным давлением, которое наблюдается на расстоянии 20 км от поверхности Венеры. Тем не менее они успевали провести исследования и замеры, предоставить информацию о температуре на поверхности и газовой оболочке. Теперь состав Венеры нам почти полностью известен.

Каждый новый запуск – это шаг вперед к разгадке тайн, которые еще хранит Венера.

Видео: 10 интересных фактов об атмосфере Венеры