Венера - из истории

Венера - кривое зеркало Земли История открытия атмосферы

     В 1761 г. ожидалось редкое небесное явление: прохождение Венеры перед диском Солнца. Многие астрономы готовились к этому событию и даже снаряжали экспедиции в дальние края для его наблюдений. Ведь, если наблюдать моменты вступления Венеры на солнечный диск и схождения с него из различных, отдалённых друг от друга пунктов 3емли, можно вычислить расстояние от 3емли до Солнца - астрономическую единицу, одну из фундаментальных постоянных в астрономии, входящую во многие формулы небесной механики.
     Готовились к наблюдениям и русские астрономы. Их организатором был Михаил Васильевич Ломоносов. Он напранил две экспедиции в Сибирь: в Иркутск (под руководством Н. И. Попова) и в Селенгинск (во главе с С. Я. Румовским), организовал наблюдения в Петербурге, на университетской обсерватории (А. Д. Красильников, Н. Т. Курганов), сам же решил наблюдать дома в небольшую трубу с целью изучения явления как такового.
     Когда чёрный диск Венеры уже сходил с солнечного диска, Ломоносов заметил, что тонкая дуга на краю Солнца изогнулась, как бы приподнятая диском Венеры, и образовался яркий выступ - "пупырь", по выражению Ломоносова. Затем "пупырь" лопнул и диск Венеры слился с тёмным фоном неба. Это явление позже, уже в ХХ в., получило название "явление Ломоносова". Предположив, что оно вызвано преломлением солнечных лучей в атмосфере Венеры, ученый подытожил свое исследование следующими словами: "По сим примечаниям господин советник Ломоносов полагает, что планета Венера окружена знатной воздушной атмосферою, таковой (лишь бы не большею), каковая обливается около нашего шара земного".

     Ломоносов опубликовал свой труд на русском и немецком языках, но он прошел незамеченным, и в 90-х гг. XVIII в. Уильям Гершель и немецкий астроном Иоганн Шретер вторично "открыли" атмосферу Венеры. Приоритет Ломоносова был восстановлен лишь в 50-х гг. XX в. усилиями российских астрономов.
     Так или иначе, в конце XVIII столетия стало ясно, что Венера окружена плотной атмосферой и мощным облачным слоем. Из чего же состоит эта атмосфера? И какие частицы образуют облака Венеры?
     Когда в 60-х гг. XIX в. астрономы впервые попытались выяснить состав атмосферы Венеры методом спектрального анализа, они прежде всего надеялись обнаружить там "газы жизни" - кислород и водяной пар. Увы, их ожидания не оправдались. Поиски возобновились в XX в. Академик Аристарх Аполлонович Белопольский в Пулкове, Весто Мелвин Слайфер во Флагстаффе (штат Аризона, США) пытались найти признаки полос кислорода и водяного пара на многочисленных спектрограммах Венеры - и вновь безрезультатно.
     В 1932 г. американские астрономы У. Адамс и Т. Дэнхем на обсерватории Маунт - Вилсон зафиксировали в спектре Венеры три полосы, принадлежащие углекислому газу (CO₂). Их интенсивность указывала на то, что количество этого газа в атмосфере Венеры во много раз превышает его содержание в земной атмосфере. Попытки обнаружить в спектре Венеры признаки других газов долго оставались безуспешными. Планета была словно укутана чадрой и не желала раскрывать свои тайны.
     Тогда ученые принялись исследовать свойства облачного покрова Венеры. В 1923 г. Эдисоном Петтитом и Сэтом Николсоном на обсерватории Маунт-Вилсон были начаты измерения температуры облаков Венеры. Затем они многократно повторялись другими астрономами. Наиболее уверенные результаты получили в 1955 г. Уильям Синтон и Джон Стронг (США). Температура облачного слоя Венеры оказалась равной 233-240 k (около -40°С). Близ полюсов планеты она понижалась до 205-213 k. В том, что температура облаков Венеры столь низкая, нет ничего удивительного. И в стратосфере Земли царят весьма низкие температуры.
     Специальные наблюдения, выполненные советскими учеными Н. П. Барабашовым, В.В. Шароновым и В.И. Езерским, французским астрономом Б. Лио, а также теория рассеяния света плотными атмосферами планет, развитая Соболевым, свидетельствовали о том, что размеры частиц облаков Венеры - около одного микрометра. Но какова природа этих частиц? На этот вопрос классические методы астрофизики ответить не могли.
     В середине 50-х гг. начались исследования Венеры методами радиоастрономии, а в 60-е гг. к этой неизведанной планете полетели межпланетные станции, созданные учеными и инженерами СССР и США.За последующие 40 лет о природе Венеры удалось узнать намного больше, чем за предыдущие 350 лет телескопических наблюдений.

Загадочная планета. Венера - едва ли не самая загадочная планета Солнечной системы. Внешнее сходство с Землей при полной противоположности природных условий сделали ее уникальным аналогом нашей планеты и заставили ученых искать причины удивительной эволюции Венеры, начало которой, вероятно, имело немало общего с самым ранним периодом истории нашей планеты. Долгое время Венера, столь похожая на Землю по своим основным параметрам, воспринималась многими учеными как своеобразная лаборатория, способная помочь землянам разобраться в перипетиях своего отдаленного прошлого и приподнять завесу над тайной будущего. Более того, казалось, что Венера вполне может стать для землян вторым домом. Но гибель в ее раскаленной атмосфере первых спускаемых аппаратов развеяла эти надежды, тем не менее Венера стала для планетологов объектом пристального внимания.

     Венера под облаками. Эта планета - одно из красивейших светил неба. Не случайно именно ей древние римляне присвоили имя богини любви и красоты.
     Для земного наблюдателя Венера не отходит от Солнца дальше чем на 48°. Это объясняется тем, что она расположена ближе к Солнцу, чем Земля. В течение 585 суток чередуются периоды ее вечерней и утренней видимости.
     Почти каждая из планет Солнечной системы может похвастаться каким-нибудь космическим "рекордом". Например, Юпитер - крупнейшая среди планет, Земля - самая плотная, на Марсе самые высокие горы. Что касается Венеры, то у нее самая плотная атмосфера среди планет земной группы, самое медленное вращение вокруг оси и наименьший эксцентриситет орбиты (0,007).

Как вращается Венера

     Уже в 1667 г. Джованни Доменико Кассини, работавший тогда в Болонье, предпринял первую попытку определить период врашения Венеры вокруг оси. На диске планеты не удалось обнаружить устойчивых деталей, как, например, на Марсе или Юпитере. Были заметны только слабые тёмные пятна. Всё же Кассини опубликовал найденное им значение периода: 23 ч 21 мин.
     Хотя это значение и не имеет ничего общего с действительным, всё же оно было получено не случайно. Ведь время, удобное для наблюдения Венеры, невелико: так, в период вечерней видимости от захода Солнца до её собственного захода проходит не более трёх часов. Правда, Венеру можно наблюдать и днём, но рассеянный свет голубого неба смазывает тонкие детали, которые необходимы для расчёта. Таким образом, Кассини приходипось наблюдать планету примерно раз в сутки. Он видел те же детали и полагал, что за это время Венера сделала полный оборот вокруг оси. Зная периоды вращения Земли (24 ч) и Марса (24 ч 37 мин), он решил, что такой период характерен для планет земной группы.
     В 80-е гг. XIX в. итальянский астроном Джованни Скиапарелли установил, что Венера вращается гораздо медленне. Тогда он предположил, что планета обращена к Солнцу одной стороной, как Луна к Земле, и, стало быть, её период вращения равен периоду обращения вокруг Солнца - 225 суткам. Та же точка зрения была высказана и в отношении Меркурия. Но в обоих случаях этот вывод оказался неверным.
     Только в 60-е гг. ХХ столетия применение радиолокации позволило американским и советским астрономам доказать, что вращение Венеры - обратное, т. е. она вращается в направлении, противоположном направлению вращения Земли, Марса, Юпитера и других планет. В 1970 г. двеъ группы американских учёных по наблюдениям за 1962-1969 гг. точно определили, что период вращения Венеры равняется 243 суткам. Близкое значение получили и советские радиофизики.
     Вращением вокруг оси и орбитальным движением планеты обусловлено видимое перемещение Солнца по её небосклону. Зная периоды вращения и обращения, легко рассчитать продолжительность солнечных суток на Венере. Оказывается, они в 117 раз длиннее земных, и венерианский год состоит менее чем из двух таких суток. Теперь предположим, что мы наблюдаем Венеру в верхнем соединении, т. е. когда Солнце располагается между Землёй и Венерой. Эта конфигурация повторится через 585 земных суток: находясь в других точках своих орбит, планеты займут то же положение относительно друг друга и Солнца. На Венере за это время пройдёт ровно пять местных солнечных суток (585 = 117.5). И значит, она будет повёрнута к Солнцу (а стало быть, и к Земле) той же самой стороной, что и в момент предыдущего соединения. Такое взаимное движение планет называется резонансным; оно вызвано, по-видимому, длительным воздействием на Венеру поля тяготения Земли.