Исследование планеты Венера космическими аппаратами
ре температура с высотой
понижается. На поверхности температура равняется + 460єС, она мало меняется
днем и ночью. К верхней границе тропосферы температура понижается до 180 К
(- 93єС). Состав газов тропосферы в общем сохраняется по всему профилю,
т.е. это в основном атмосфера из углекислого газа.
В тропосфере на высотах между 45 – 50 и 60 – 65 км находится облачный
покров, у него очень высокое альбедо: он отражает около 78% приходящей
солнечной радиации. Только небольшая часть солнечной энергии проходит через
облака и тропосферный воздух и достигает поверхности планеты.
Несмотря на то, что прямая солнечная радиация почти не достигает
поверхности планеты, температура ее, а также нижних слоев тропосферы очень
высока - до 460єС. Причиной является сильно выраженный парниковый эффект
атмосферы.
Облачный покров. Несмотря на неоднократное пересечение облачного покрова
спускаемыми аппаратами космических станций, взятие проб воздуха на разной
высоте и анализ их, четкого представления о составе облаков и их генезисе
до сих пор нет. Ясно только одно, что если до космического века они
признавались в основной своей массе состоящими из водяного пара, то в
настоящее время такая точка зрения признается ошибочной.
По степени поляризации облака состоят скорее всего из капелек серной
кислоты с примесью воды.
М.Я. Маров (1976) облачный покров Венеры определяет как скопление
капелек концентрированного (75-80%) водного раствора серной кислоты,
возможно, с примесью плавиковой и соляной кислот. Серная кислота находится
в переходном состоянии из жидкой фазы в твердую. Содержание водяного пара в
облачном покрове не более 10% от общей смеси газов.
По вертикали облачный покров делится на три слоя: верхний,
простирающийся между высотами 65 и 78 км, средний, основной слой плотных
облаков - от 50 до 65 км и нижний, находящийся под основным слоем и
представляющий собой дымку, аналогичную верхнему слою.
Основной облачный слой, обладающий стабильностью и высокой плотностью,
непрозрачен для световых лучей. 78% солнечной радиации отражается его
верхней поверхностью, и именно ее полосчатое строение наблюдается в
наземных телескопах и на телевизионных снимках. Светлые полосы это - это
поверхность густых облаков, а темные - разрывы между ними, через которые в
ультрафиолетовых лучах виден неосвещенный нижний слой облачного покрова.
При среднем значении температурного градиента в тропосфере 7,3 /км ( у
земной тропосферы он 5,6 /км) температура воздуха понижается с высотой
приблизительно от +470єС у поверхности планеты до –35єС у верхней
поверхности основного облачного слоя (Ксанфомалити, 1976). Это означает,
что в верхней части облачного слоя вода может находиться (при давлении 0,11
кг/см) только в твердой фазе - в виде кристаллов льда.
Используя указанное значение температурного градиента, легко получить
температуру нижней поверхности основного облачного слоя на высоте 50 км.
Она будет + 75єС. Приблизительно на 2 - 3 км ниже того уровня, уже в
пределах нижнего разреженного облачного слоя, температура повышается до +
100єС. Это предел нахождения воды в жидкой фазе. Следовательно, ниже 47 –
48 км вода может находиться в тропосфере только в газообразном состоянии -
в виде пара. Таким образом, поверхность Венеры нигде не соприкасается с
водой в ее наиболее активной фазе - в жидком состоянии. Круговорот воды на
Венере, характеризующийся крайней незначительностью участвующей в нем воды,
могущей переходить из одной фазы в другие, ограничивается интервалами высот
в тропосфере от 47 до приблизительно 65 км. Атмосферные осадки на Венере в
виде дождя, снега, града отсутствуют вследствие очень напряженного
температурного поля внешней области планеты. Из сказанного следует, что
круговорот воды на Венере не возбуждает обычных для Земли природных
процессов - флювиальных, гляциальных и других. Вода в парообразном
состоянии обусловливает химическое выветривание горных пород. Однако и этот
процесс малоактивен.
Термосфера. Над тропосферой находится разреженная верхняя атмосфера.
Днем она нагревается от прямой радиации в ультрафиолетовом диапазоне волн,
а потому ее температура с высотой повышается. Таким образом, по
вертикальному изменению температуры термосфера Венеры аналогична земной
термосфере.
Рисунок 1. Зависимость температуры Венеры от высоты.
Но вместе с тем имеются и различия. На Земле эта сфера существует
непрерывно - день и ночь, а на Венере - только днем, ночью она исчезает.
Повышенный нагрев воздуха в дневное время заменяется его сильным
охлаждением ночью, в связи с чем воздушная среда верхней атмосферы
приобретает свойство криосферы.
В верхней атмосфере преобладание СО2 сохраняется до высоты 200 км. На
высотах 250 – 300 км его заменяет атмосферный кислород (О2) и окись
углерода, а выше 500 – 700 км атмосфера становится чисто водородной,
которая постепенно переходит в межпланетную среду.
Температурный минимум в атмосфере приурочен к высотам 100 – 110 км,
т.е. к основанию термосферы. Его значение выражается 160 – 180 К (от –113є
до –93єС). Подъем температуры воздуха выше этого уровня связан с
поглощением коротковолновой солнечной радиации.
Циркуляция атмосферы. Под влиянием солнечной радиации происходит
неравномерный нагрев планетной атмосферы. Тепловой баланс атмосферы в
экваториальной зоне бывает положительным, т.е. приход тепла больше
излучения его в инфракрасном диапазоне волн в космос. Однако избыток тепла
не накапливается в экваториальной зоне, а передается полярным областям, у
которых тепловой баланс отрицательный. Происходит некоторое сглаживание
температурных различий областей: одной - с положительным тепловым балансом,
другой - с отрицательным.
Этот процесс конвективной передачи тепла от экватора к полюсам
свойственен и Земле, но вследствие мощного широтного перемещения воздушных
масс с востока на запад он оказывается недостаточно выраженным.
В венерианской атмосфере горизонтальные различия температур намного
меньше, чем вертикальные. Наибольшие широтные различия, установленные АМС
«Пионер-Венера – 1», относятся к верхнему уровню облаков. Разница в
температурах по этому уровню (65 км от поверхности) между полюсами и 60-й
параллелью составляет 10є – 20є, а наиболее высокие ее значения приурочены
к экваториальной зоне, как и у других планет.
Наибольшее количество энергии поглощается в интервале высот 70 – 100 км;
температура на этом уровне на полюсе выше, чем в экваториальной зоне.
Впрочем, аналогичное явление характерно и для Земли. В земной атмосфере
в пределах стратосферы и мезосферы полярная область теплее, чем
экваториальная.
В венерианской тропосфере температурные вариации по широте значительно
больше, чем по долготе. По долготе на расстоянии 110є (больше ј окружности)
изменение температуры составляет не более 5є. В нижней тропосфере (10-20)
км различия еще меньше, она так массивна, что сохраняет высокие температуры
даже в течение продолжительного периода очень длинной (117 земных суток)
венерианской ночи. Температура на ночной стороне Венеры лишь на 20є ниже,
чем на дневной.
Хотя горизонтальные температурные различия в венерианской тропосфере
малы, тем не менее они могут возбуждать силы атмосферной циркуляции.
Особенно большое значение имеют широтные градиенты температуры (между
дневной и ночной сторонами планеты).
В соответствии с вращением Венеры с востока на запад в том же
направлении (с востока на запад) происходит вращение атмосферы. Скорость
вращения тропосферы как по вертикали, так и в горизонтальном направлении
изменяется. Если на экваторе у поверхности Венеры восточные ветры не
превышают скорость 1-2 м/сек, то на уровне верхней поверхности основного
облачного слоя, т.е. на высоте 65 км, скорость восточного переноса
воздушных масс возрастает до 100 м/сек (360 км/час). Вращаясь с высокой
скоростью (в экваториальной зоне), облачный покров за четверо земных суток
делает оборот вокруг Венеры, совершающей свой оборот вокруг оси за 243
суток, т.е. вращается в 60 раз медленнее, чем верхняя поверхность основного
облачного слоя.
На высотах от 40 до 60 км движение воздушных масс с востока на запад
происходит со скоростью 60 м/сек. У поверхности планеты ветра практически
нет (скорость его 1-2 м/сек), и она окутана плотным горячим сухим воздухом
(470єС). Наличие облачного покрова свидетельствует о восходящих потоках
воздуха. Вследствие медленного вращения силы Кориолиса на Венере очень
малы.
Климат. Погода. Применительно к Венере, конечно, несколько упрощая суть
дела, можно сказать, что климат и погода на этой планете одно и то же.
Действительно, если под погодой понимать «непрерывно меняющееся состояние
атмосферы... или последовательное изменение значений всех метеорологических
элементов...», то на Венере эти условия практически неизменны в течение и
суток и года. При почти перпендикулярном положении оси вращения Венеры к
орбитальной плоскости (наклон 3є) колебания значений метеорологических
элементов остаются в течение суток почти неизменными. Колебания температуры
у поверхности не превышают 5є – 15єС.
Экзогенные процессы
Отсутствие на Венере воды и крайне малая скорость ветра у поверхности
планеты не способствуют развит
| |  скачать работу |
Исследование планеты Венера космическими аппаратами |
