Очерки о Вселенной
Шрифт:
Рис. 46. 'Ровные площади на Меркурии'. Стороны этого прямоугольника составляют всего около 40 км'
В свете того открытия, что на Марсе, как и на Луне, множество кольцевых гор - кратеров, ожидали, что их много и на Меркурии. Ведь по размеру он промежуточен между Луной и Марсом. Это показали фотографии, сделанные в 1974 г. с близкого расстояния межпланетной станцией США «Маринер-10», пролетавшей мимо Меркурия дважды. Было передано несколько тысяч фотографий разного масштаба, позволяющих построить глобус Меркурия и карты его поверхности столь же подробные, как карты Луны! (И более точные, чем карты некоторых участков на Земле.) В самом деле, разрешение фотографий достигало 100 м! (100 м - это длина больших домов на Земле.) Весь Меркурий изрыт такими же кратерами, как Луна, и столь же густо. Даже специалист не отличит небольшие участки Луны и Меркурия друг от друга. Нет различия в размерах кратеров, в обрывистости их валов, наружных и внутренних, в наличии менее изрытых и темноватых днищ «морей» и долин. Такую поверхность создали на Меркурии те же причины, что и на Луне - мощный вулканизм и бесчисленные падения крупных и мелких метеоритов в далеком прошлом.
Рис. 47. Фотографии Луны (слева) и Меркурия (справа) в одинаковых фазах для сравнения
Кольцевые горы и ямки от ударов при падении метеоритов образуются при отсутствии достаточно плотной атмосферы, способной смягчить эти удары. Сила тяжести на этой планете недостаточна для удержания вокруг нее атмосферы, сравнимой с земной по своей плотности. Предполагали, что если у Меркурия атмосфера есть, то крайне разреженная. Ни прямые наблюдения, ни изучение спектра планеты с наземных астрономических обсерваторий не дают бесспорных признаков этой атмосферы. Обнаружить ее удалось только с космического корабля, который с близкого расстояния наблюдал спектры слабого свечения газов возле поверхности Меркурия в ультрафиолетовых лучах, для которых земная атмосфера непрозрачна. Приборы космического корабля «Маринер-10» (США) показали, что концентрация газов у поверхности Меркурия во много раз больше, чем в межпланетном пространстве. Получены оценки количества атомов кислорода и водорода, а также инертных газов: аргона, неона, ксенона и даже гелия. Но полное давление этих газов всех вместе у поверхности Меркурия ничтожно жало: оно не превышает одной пятисотмиллиардной доли от давления у поверхности Земли.
Рис. 47. Фотографии Луны (слева) и Меркурия (справа) в одинаковых фазах для сравнения
Меркурий в 2 1/2 раза ближе к Солнцу, чем Земля, и получает от него тепла в шесть раз больше. При отсутствии достаточной атмосферы и медленном вращении он должен днем сильно накаляться, а на ночной стороне быстро и надолго остывать. Когда Солнце стоит в зените, поверхность Меркурия нагревается до температуры 290°-420°С, в зависимости от периодически изменяющегося расстояния до Солнца (вследствие большого эксцентриситета орбиты Меркурия), а на среднем расстоянии от Солнца температура на Меркурии бывает 345°С. Жарко! Даже на сковородке, когда что-нибудь жарят, такая температура не достигается - все подгорит! А в сезон приближения к Солнцу на экваторе Меркурия в полуденных участках могли бы появляться озера из расплавленного свинца! О существовании не только льда и снега, но даже жидкой воды, воображаемый обитатель Меркурия не мог бы даже и догадаться.
Рис. 48. Кратеры Меркурия вблизи лимба
Однако ночью там страшный холод: в некоторых участках ночной стороны планеты, по измерениям с «Маринера-10», поверхность остывает до -173°С.
Загадки красавицы Венеры
Наша соседка Венера, лишь немногим уступающая Земле по размеру и массе, видна для невооруженного глаза как звезда-красавица. То утром, то вечером она купается в лучах зари и в древности принималась за два разные светила, носившие названия Веспер и Люцифер. Как и Меркурий, она меняет свои фазы, но удаляется от Солнца дальше и потому удобнее для наблюдений. Когда она видна как широкий серп, то достигает наибольшей яркости при наблюдении с Земли. В эту пору, как светлая точка, она может быть видна на фоне голубого неба даже днем. Известно, что фазы Венеры открыл еще Галилей в 1610 г. Он не был сначала уверен в правильности своего наблюдения и не решался сообщить о нем открыто, но не хотел и упустить первенства. Поэтому он сообщил лишь латинскую фразу, которая в переводе означала: «Эти незрелые вещи разбираются уже мною, но тщетно» и к ней добавил две буквы, которые не смог использовать для написания в таком зашифрованном виде своего открытия. 5 ноября Галилея спросили, не имеют ли фаз Меркурий и Венера. Этого можно было ожидать, поверив Копернику, что орбиты этих планет лежат внутри орбиты Земли. Галилей осторожно ответил, что он еще не изучил всего, касающегося неба, и что будучи нездоров, он не наблюдает, а лежит чаще в постели. Лишь окончательно убедившись в верности своего открытия, Галилей расшифровал свою анаграмму. Переставив ее буквы в другом порядке, можно было получить фразу (без лишних букв!): «Мать любви подражает видам Цинтии». Мать любви - богиня Венера, а Цинтия- одно из древних названий Луны.
Венера ревниво хранит свои тайны. Когда она близка к нам так, что ее узкий серп можно различить даже в сильный бинокль, большая часть ее полушария, обращенного к нам, не освещена. А когда она освещена почти вся, то находится раз в шесть дальше, да еще теряется в солнечных лучах. Атмосфера ее - первое, что на ней обнаружили, - содержит слой плотных облаков и, как чадра восточной красавицы прошлых времен, скрывает от нас ее поверхность.
Рис. 49. Фотографии Венеры в ультрафиолетовых лучах: слева - наземная, с низким разрешением, справа - с близкого расстояния со станции 'Маринер-10' с высоким разрешением
Белые облака Венеры хорошо отражают солнечный свет и делают ее самым ярким светилом неба (кроме Солнца и Луны). Никаких постоянных пятен на Венере не видно, поэтому из визуальных или фотографических наблюдений период ее вращения с уверенностью определить не могли. Спектральный анализ тоже не показывал заметного вращения.и в конце концов многие решили, что она как и Меркурий, всегда обращена к Солнцу одной стороной. Как Меркурий..., но ведь радиолокационные наблюдения обнаружили, что Меркурий относительно Солнца все же поворачивается! Да, радиолокационные наблюдения Венеры тоже принесли неожиданное открытие. И в СССР и в США радиоастрономы убедились в том, что период вращения Венеры относительно звезд составляет 243 земных суток, что почти равно периоду ее обращения (225 суток). Но Венера вращается в обратном направлении, как ни одна другая планета от Меркурия до Сатурна. Поэтому солнечные сутки на ней длятся 117 земных суток. Наклон оси вращения Венеры очень мал, так что на ней нет смены времен года.
Но вернемся к атмосфере, в которой плавает облачная завеса. Уже довольно давно в атмосфере Венеры по спектру было обнаружено значительное количество углекислого газа. После этого накопление сведений застопорилось надолго. Только в 60-е годы совершенствование астрономических приборов и методики спектроскопии позволило при помощи наземных телескопических наблюдений зарегистрировать присутствие в атмосфере Венеры небольшой примеси других газов: очень малого количества водяного пара и ядовитого угарного газа, а также хлористого и фтористого водорода, - последние два у нас на Земле встречаются только в кратерах вулканов и на химических заводах, где они используются для приготовления сильных кислот. К сожалению, при помощи наземных измерений нельзя с уверенностью обнаружить на Венере некоторые другие газы, даже если бы они были основными составляющими частями атмосферы. Предполагали, что там много азота, по аналогии с воздухом. Но для проверки этого предположения требовалось использовать межпланетные ракеты.
Рис. 50. Фотографии Венеры с семичасовыми промежутками
Кроме химического состава атмосферы важно знать также температуру и давление на поверхности планеты.
Измерения с Земли теплового излучения Венеры в инфракрасном диапазоне спектра показывали температуру около -35°С как для ночной, так и для дневной стороны планеты. На первый взгляд этот результат кажется удивительным: почему днем такой холод? Известно, что Венера ближе к Солнцу, чем Земля, в 1 1/2 раза! Дело в том, что инфракрасное излучение приходит от наружной поверхности облаков Венеры-именно их температуру показывает радиометр. Поэтому не следует удивляться: ведь и в земной стратосфере, на большой высоте, температура низка и мало меняется как ото дня к ночи, так и от полюса к экватору. Эти результаты для Венеры были подтверждены полетом американской станции «Маринер-2» в 1962 г., которая пролетела мимо планеты на расстоянии 40 тыс. км и передала некоторые интересные сведения, хотя и не так много, как ожидали.
Около центра диска планеты была зарегистрирована температура над облаками -34°С, а на краях планеты она доходила до -51° и -57°, что говорит о более высокой температуре в глубинах атмосферы, куда легче заглянуть именно в центре диска планеты по отвесной линии, а не по наклонной, как на краю. Впрочем, вывод о более высокой температуре в нижних слоях плотной атмосферы получен независимо другим способом - из всей совокупности наших знаний о физике газов и о планетных атмосферах. Но какова толщина венерианской атмосферы и каковы условия в ее нижних слоях? Большая, чем на Земле, плотность атмосферы Венеры была очевидна уже из очень давних прямых наблюдений этой планеты, когда она видна как узкий серп. В таких случаях длина серпа бывает не 180° по лимбу, как у Луны, а гораздо больше. В определенных условиях освещения (когда Векера перед наземным наблюдателем расположена почти на фоне Солнца) кончики светлого серпа удлиняются настолько, что замыкаются, образуя тонкое светящееся кольцо. Такое явление - следствие рефракции (преломления света в атмосфере Венеры) и большой высоты слоя облаков, рассеивающих солнечный свет. Приводя различные доводы и обоснования, ученые пытались вычислить высоту, до которой простираются облака в атмосфере Венеры. По одним оценкам получали 30 км, а по другим - до 100 км. Но все-таки 30 или 100? Эти два значения приводят к сильно различающимся теоретическим оценкам атмосферного давления, так же как наличие или отсутствие азота.
Сплошная облачность Венеры, близкой к Солнцу, наводила на мысль, что условия на поверхности Венеры сходны с теми, какие были на Земле в каменноугольный период ее геологической истории. Тогда под облаками во влажной, богатой углекислым газом атмосфере, установились климатические условия, благоприятные для бурного развития мощной растительности. Жестокий удар по этим долго бытовавшим представлениям в последние годы нанесли радиоастрономические исследования Венеры. Многократно повторенные, они говорили о том, что физические условия на прекрасной планете для жизни совсем не прекрасны. Там непомерно жарко. Результаты измерений радиоизлучения Венеры, которое может проходить сквозь облака и идти к нам от самой поверхности планеты, показывают температуру до 380°С! На миллиметровых волнах температура пониже: +100°С, но это излучение приходит к нам из более холодных слоев атмосферы.