Атмосфера Венеры — Утренней звезды, на которой дуют ураганные ветра и идут кислотные дожди

Если с высоты атмосферы этой планеты бросить монетку, то она будет медленно падать, словно сквозь толщу воды. Ходить по поверхности Венеры так же сложно, как по дну океана. А если вдруг поднимется ветер, то человека унесет, словно легкую щепку.

Хотя, нахождение людей на Венере — это что-то из области фантастики, ведь температура окружающей среды здесь достигает почти 500 °С и время от времени идут кислотные дожди.

Состав

Венерианская атмосфера самая плотная среди всех планет земной группы, к которым также можно отнести Землю, Марс и Меркурий. Она на 96,5% состоит из углекислого газа, на 3,4 из азота и на 0,5% из смеси других газов.

Состав атмосферы Венеры:

Из-за высокой плотности атмосферы Марса давление у его поверхности составляет 95 бар, фактически оно в 95 раз превышает давление на поверхности Земли. Для сравнения: аналогичный уровень давления регистрируется в недрах земных океанов, на глубине 1 км от поверхности.

Слои

Атмосфера Венеры состоит из шести слоев, совокупная высота которых составляет 350 км. Граница относительно плотной части атмосферы лежит в 100 км от поверхности планеты. Днем этот слой прогревается до 25-27 °С, а ночью остывает до -173 °С.

Краткая характеристика слоев атмосферы Венеры:

Тропосфера

Распространяется до высоты 50 км. Ее нижние 5 км называют «зоной океана». Здесь плещется наполовину жидкий, наполовину газообразный океан СО2, так называемый сверхкритический флюид. Из-за высокой вязкости этого вещества потоки ветра движутся у поверхности с низкой скоростью от 1 м/с до 3 м/с.

Над зоной океана располагается зона гомогенного сернокислого тумана. Здесь сосредоточено более 90% массы атмосферы Венеры.

Тропосфера имеет самую высокую плотность из всех слоев атмосферы. В ее нижних слоях давление достигает 93,3 бар, а температура — почти 500 °C. По мере удаления от поверхности планеты уровень давления и температуры снижается. В верхних слоях тропосферы скорость ветра сопоставима с земной и достигает 100 м/с.

Мезопауза

Занимает промежуточное место между мезосферой и термосферой. Она находится на высоте 95-120 км. Температура данного слоя составляет от -108 °C до 50 °C.

Атмосферные явления

Облака из серной кислоты

Венера окутана многослойным облачным покрывалом из серной кислоты. Облачный слой располагается на высоте 48-68 км над поверхностью планеты. Выше и ниже плотного облачного слоя пролегают более разреженные, но все равно хорошо различимые облака.

Венерианские облака состоят из капель концентрированной серной кислоты и небольшого количества фосфорной кислоты, сульфокислот и серы. Размер облачных частиц варьируется от 2-3 мкм в плотных областях облачного слоя до 0,5 мкм в разреженных областях. В районе полюсов облачный покров Венеры намного гуще, чем в других частях планеты.

Грозы и молнии

Автоматические космические станции «Венера» и «Мега», наблюдавшие за Венерой, зафиксировали в атмосфере планеты существенную электрическую активность.

Интенсивность молний на Венере примерно в два раза ниже земной. Импульсы зарождаются так же, как на нашей планете, за той лишь разницей, что в состав земных облаков входит водяной пар, а в состав венерианских — пары серной кислоты.

Кислотные дожди

На Венере время от времени идут дожди из концентрированной серной кислоты. Их капли зарождаются в верхних слоях атмосферы, но до твердой почвы они так и не долетают. Из-за невероятного жара в нижних слоях атмосферы они испаряются, принимают газообразную форму и снова превращаются в облака.

Но откуда в атмосфере Венеры взялась серная кислота? Оказывается, поверхность планеты покрыта вулканами. Некоторые из них давно потухли, другие продолжают проявлять активность, выбрасывая в воздух огромное количество серы.

Ураганные ветра

Атмосфера Венеры движется, но ее движение не поддается логике. В то время, как планета за один земной год совершает всего 1,5 оборота вокруг своей оси, облака умудряются всего за 4 дня облететь по периметру всю планету.

В верхнем облачном слое постоянно дуют ветры. Воздушные массы движутся с востока на запад со скоростью 100 м/с. В нижних слоях атмосферы скорость ветра существенно снижается, а у поверхности она не превышает 1 м/с.

Эту особенность легко объяснить: на Венере температура стабильна, ее перепады отсутствуют, как на Земле, поэтому и ветрам взяться неоткуда.

Ученые пока не знают, почему ветры в верхней части атмосферы так стабильны и дуют с такой скоростью. Эту загадку «утренней звезды» им предстоит решить в будущем.

На поверхности планеты ветер дует с низкой скоростью, но он способен перемещать сыпучие материалы и тем самым формировать ландшафт планеты. На радиолокационных изображениях можно разглядеть песчаные дюны и скальные массивы с признаками выветривания.

Особенности венерианского ландшафта позволяют прийти к выводу, что ветра на планете дуют в направлении экватора. Аналогичное поведение воздушных масс мы наблюдаем и на Земле.

Полярные вихри

На Венере свирепствуют полярные вихри — это гигантские торнадо, в четыре раза превышающие земные. Ураганы образуются из-за того, что потоки раскаленной атмосферы из экваториальных широт сходятся на полюсах и закручиваются. Каждый полярный вихрь имеет двойной глаз и характерный S-образный рисунок облаков.

Парниковый эффект

По температуре на поверхности Венера занимает одно из первых мест в Солнечной системе. А все благодаря чудовищному парниковому эффекту. Казалось бы, Венера находится ближе к Солнцу, поэтому ее атмосфера прогревается сильнее земной.

Нижние слои облаков и поверхность планеты не только поглощают солнечную энергию, но и отдают ее, переизлучив в инфракрасном спектре. Плотная атмосфера и облачное одеяло не дают излучению улететь в открытый космос и оно снова отражается к поверхности, работая по принципу ватного одеяла. В результате поверхность планеты постепенно раскаляется почти до 500 °C.

История исследований

За Венерой наблюдают уже несколько веков подряд. Ее изучали с помощью телескопов, радаров, спектроскопов и космических зондов.

Открытие атмосферы

В 1761 году атмосферу Венеры открыл русский ученый М.В. Ломоносов, наблюдая за движением планеты на фоне солнечного диска. Он заметил и сумел правильно истолковать оптический эффект в виде светлого ореола вокруг планеты. Ученый пришел к выводу, что сияющий ореол вокруг Венеры является результатом преломления солнечных лучей в ее атмосфере.

«Планета Венера окружена знатной воздушной оболочкой, — писал М.В. Ломоносов. — Такая же обливается около нашего шара земного».

Новые исследования в ХХ веке

С изобретением сверхмощных телескопов и спектроскопов ученые сумели определить химический состав атмосферы Венеры и выяснили, что в ней преобладает углекислый газ.

Это открытие позволило заключить, что нижние слои ее атмосферы разогреты до экстремально высоких температур. Наземные радары и телескопы с разными диапазонами волн позволили заглянуть под облачное одеяло Венеры и сфотографировать элементы ее ландшафта.

Космические миссии

Атмосферу Венеры исследовали космические зонды «Венера», «Маринер».

Первыми успешными миссиями были «Венера-3» и «Венера-4». Во время миссии «Венера-4» оказалось, что плотность газовой оболочки планеты намного плотнее, чем предполагали ученые, поэтому спуск аппарата занял слишком много времени.

Батарея зонда разрядилась раньше, чем он достиг поверхности планеты. Тем не менее, аппарат успел выполнить несколько запланированных экспериментов. Он определил, что температура на поверхности планеты составляет почти 500 °С, а ее газовая оболочка на 90-95% состоит из двуокиси углерода.

Далее были запущены зонды «Венера-5» и «Венера-6», которые собрали обширную информацию об атмосфере планеты. Но в 20 км от поверхности Венеры они были раздавлены ее огромным атмосферным давлением.

Интересные факты

Щит от метеоритов

Атмосфера Венеры надежно защищает поверхность планеты от ударов метеоритов. Она сжигает все крупные и средние космические камни, не оставляя им ни единого шанса добраться до твердой поверхности. Крупные астероиды размером более 50 км могут долететь до поверхности планеты, но по пути они потеряют до 50% своей массы.

Такая же, как Земля, только горячее

Ученые предполагают, что 4 млрд лет назад атмосфера Венеры была похожа на земную, с жидкой водой. Но необратимый парниковый эффект раскочегарил температуру у поверхности почти до 500 °С. Расчеты показывают, что при отсутствии парникового эффекта максимальная температура на Венере не превышала бы 80 °С

Трагедия Венеры

Существует гипотеза, что миллионы лет назад в Венеру врезался крупный космический объект, удар которого заставил планету вращаться в обратном направлении. В результате этого столкновения Венера лишилась магнитного поля и солнечный ветер унес ее водяной пар. Иногда Венеру называют злой сестрой-близнецом Земли, поскольку сейчас на этой планете самые суровые условия в Солнечной системе.

Видео-обзор

Вопросы — ответы