Венера

На далекій зірці Відень Сонце

полум’яної і золотистої,

На Венері, ах, на Відені У

дерев сині листя.

Микола Гумільов

Маса: 4/5 маси   Радіус

: 15/16 радіуса   Відстань

до Сонця: 0,7 о.о. (1 а.е. = 150 млн км)

Період обігу навколо Сонця: 225 (земних)   Період

обертання навколо осі: 243 дні

Планета римської богині любові і краси, ранкова і вечірня зірка… Ви напевно її бачили — рано вранці, коли сонце ось-ось зійде, вона останньою зникає на світлому небі. Або, навпаки, першою загоряється на тлі гаснучого заходу — найяскравіша, якщо не брати до уваги Сонце і Місяць, в 17 разів яскравіша за найяскравішу зірку — Сіріуса. Якщо придивитися, вона і не схожа на зірку — не мерехтить, а світить рівним білим світлом.

А ось опівночі ви її ніколи не побачите. Венера для земного спостерігача не віддаляється від Сонця більше, ніж на 48 °, — адже ми дивимося на її орбіту «зовні». Тому Венеру добре видно в двох випадках: коли вона правіша, західніше Сонця — це називається західна елонгація — в цей час вона сідає раніше Сонця і раніше Сонця встає, тому добре видно перед сходом; і коли вона зліва від Сонця і протягом дня йде по небу за ним, тоді її видно ввечері (рис. 1). Період, коли планета близька до лінії Земля — Сонце, називається з’єднанням (планета «з’єднується» з Сонцем), в цей час її не видно.

Ріс. 1

Втім, не зовсім так. Венеру не видно оком, коли вона близько до Сонця, але в телескоп — якщо точно знати, де її шукати — розгледіти можна. (До речі, завдання — намалюйте, як виглядає в телескоп Венера, наприклад, у східній елонгації.) А зрідка буває, що вона проходить для земного спостерігача не біля Сонця, а прямо по його диску. Під час такого проходження, спостерігаючи його в телескоп, Ломоносов і відкрив атмосферу Венери. Коли велика частина Венери вже була на диску Сонця, він на мить побачив тонкий світлячий ободок навколо решти частини планети (рис. 2). Цей ободочок бачили багато хто, але не надали йому значення. І тільки Ломоносов зрозумів, що це косі сонячні промені підсвітили атмосферу планети, як ліхтарик в темряві підсвічує дим і робить його видимим.

Рис, 2. Венера біля краю сонячного диска. Небо здається темним, тому що на Сонці — тим більше в телескоп — можна дивитися тільки через дуже темне скло

Атмосфера ця виявилася зовсім не подарунком. Для початку з’ясувалося, що вона непрозора для «звичайного» (видимого) світла і не дає розгледіти поверхню планети: це все одно що намагатися побачити дно каструлі через шар молока. Але головне люди дізналися, тільки коли на Венеру спробували посадити апарат, що спускається.

За розміром Венера майже як Земля, та й за масою ненабагато менше; здавалося б, ці дві планети майже однакові. Тож ще на початку ХХ століття можна було припускати, що на Венері ростуть дерева і взагалі хтось живе. Або що на ній, наприклад, можуть оселитися земляни. Однак ці надії не справдилися: перший апарат, який спробував сісти на Венеру (в 1967 році), був розчавлений, ще не долетівши до поверхні!

Виявилося, що на Венері — жахливий атмосферний тиск: майже в 100 разів більше, ніж на Землі. На кожен квадратний сантиметр поверхні стовп повітря тисне з такою силою, як якби на Землі на цей сантиметр поставили стокілограмову гирю! 1 Щільність венеріанського «повітря» всього в 14 разів менше щільності води. Температура завжди — що вдень, що вночі — дорівнює 470 ° C, більше, ніж у найспекотнішому місці Меркурія! На додачу атмосфера, що складається в основному з вуглекислого газу ₍CO2), містить купу отруйних і їдких сполук сірки, в тому числі і сірчану кислоту. Досі жоден апарат — а було їх близько десятка — не протримався в цій обстановці довше двох годин…

Спробуйте уявити собі цю картину. Небо на Венері помаранчеве, завжди покрите хмарами із сірчаної кислоти. Сонця ніколи не видно за суцільним шаром хмар. Ніякої води, природно, немає — при такій температурі вона давно випарувалася (а раніше, схоже, були океани!). Іноді йдуть кислотні дощі (буквально: замість води кислота), але до поверхні не долітають — випаровуються від спеки. Вітру внизу майже немає, всього 1 м/с, але «повітря» до того щільне, що навіть такий слабкий вітер піднімає пил і дрібні камінчики, все це ніби пливе в повітрі. Натомість нагорі, на висоті хмар, постійно лютує гігантський ураган — швидкість вітру там сягає 100 м/с, тобто 360 км/год, і навіть більше! (Звідки цей ураган взявся, досі невідомо.)

Як же так вийшло? Чому ця картина так сильно відрізняється від земної? Давайте розбиратися.

З’єднання сірки і вуглекислий газ (якого на Венері 96%) в атмосферу потрапили з вулканів. Вулканів багато — тисячі, вся поверхня покрита застиглою лавою. Можливо, якісь з вулканів діють і зараз, але поки виверження на Венері побачити не вдалося.

У всіх цих «вулканічних» газів молекули важкі: наприклад, молекула вуглекислого газу важить в 1,5 рази більше, ніж молекули азоту і кисню, що становлять земну атмосферу. І їх дуже багато. Тому «повітря» там таке щільне і важке.

А чому температура така висока? Знову винні вулканічні гази, в першу чергу вуглекислий газ. він створює так званий парниковий ефект, суть якого ось в чому. Сонце освітлює планету (Землю, наприклад) і тим самим її нагріває, передаючи їй кожну секунду (через промені світла) скільки-то енергії. Завдяки цій енергії дують вітри, течуть річки, живуть рослини і тварини. Але енергія ніколи не зникає, вона може тільки перетворюватися з одного виду в інший. Ми з’їли бутерброд — захована в ньому (хімічна) енергія витратилася на підігрів нашого тіла. Тече річка — вода вдаряється об каміння і теж їх нагріває. Так що в кінцевому рахунку енергія, передана Сонцем планеті, переходить в тепло — планета нагрівається. А куди дівається енергія далі? Нагріта поверхня планети випускає вже трохи інше випромінювання, невидиме оку, — інфрачервоне. Чим гаряча поверхня, тим сильніше випромінювання. Це випромінювання йде в космос і забирає «зайву» енергію — рівно стільки, скільки її приходить від Сонця. Дотримується рівновага: скільки взяв — стільки поверни.

А якщо повернути (тобто випромінювати) менше, ніж взяв (отримав від Сонця)? Енергія почне накопичуватися на планеті, і температура поверхні і повітря буде рости. Сильніше нагріта поверхня випромінює більше інфрачервоних променів — і скоро рівновага відновиться, але при більш високій температурі.

Знімок апарата «Венера-13», що спускається

Ось парниковий ефект — це перегрів, який виникає якраз від такого тимчасового порушення рівноваги. Справа в тому, що вуглекислий газ поглинає інфрачервоні промені. Поверхня планети випромінює їх, а вуглекислий газ в атмосфері — не випускає назовні, в космос! Всередину сонячна енергія з видимим світлом потрапляє, а назовні — атмосфера не пускає. Так і копиться енергія, поки вся атмосфера не прогріється настільки, що вже верхній її шар зможе нарешті випромінювати в космос потрібну кількість енергії і відновити рівновагу. Це і сталося на Венері — щоб відновити рівновагу, її поверхні довелося нагрітися градусів на 400. Так може статися і з Землею, якщо в її атмосфері накопичиться занадто багато вуглекислого та інших «складних» газів! 2

Є ще одна цікава особливість. Майже все в Сонячній системі — всі планети і велика частина астероїдів — звертається навколо Сонця в один і той же бік. І навколо осі всі великі планети обертаються в той же бік — всі, крім одной³. Венера крутиться «не як усі», щоправда, дуже повільно: 1 оборот навколо осі за 243 земні доби, в той час як венеріанський рік триває 225 земних діб. Тобто Венера обертається навколо Сонця навіть трохи швидше, ніж навколо осі! Натренувавшись на Меркурії, ви, звичайно, без зусиль розберетеся, скільки часу тривав би день і скільки — ніч на Венері, якби ці два періоди ^{співпадалі4} (ця відповідь майже справжня, оскільки різниця мала). Резонанс з Сонцем знову неповний — і знову, можливо, причина в Землі: як Меркурій у своєму «вальсі» весь час повертається до нас при зустрічах однією і тією ж стороною, так і Венера в кожному з’єднанні з Сонцем повернута до Землі однаково. Тож неточний резонанс із Сонцем — зате є резонанс із Землею.

Чому вона крутиться не в той бік? Не зрозуміло. Є різні гіпотези, одна інша сумнівніша. Всі вони так чи інакше зводяться до того, що «в дитинстві» з Венерою сталося якесь нещастя. Хтось штовхнув або вдарив… Зате добре відома відповідь на попереднє питання — чому всі інші планети так дружно (і всі, крім Меркурія, швидко) крутяться в одну і ту ж сторону? Спробуйте здогадатися.

Відповіді

1. При погляді в телескоп у Венери добре видно диск, тому видно і фази — як у Місяця. І з тієї ж причини: видно тільки її освітлену сторону. У східній елонгації ми бачимо рівно півкола «у вигляді літери Р» (див. рис. 1 статті), як Місяць у першій чверті. Але на відміну від Місяця, місяць Венери в цей час не росте, а вбиває: далі Земля і Сонце опиняться по різні боки від неї, і її серп стане дуже вузьким.

2. Якби рік і зоряна доба збігалися, день і ніч тривали б по чверті року — див. малюнок нижче. Насправді сонячна доба на Венері триває 116 земних діб, тобто більше півроку, але менше половини зіркових діб.

3. Обертання (і річне, і добове) в один бік — наслідок загального походження. Всі планети «зліпилися» з грудок (планетезималей) у великій протопланетній хмарі, яка все в цілому нешвидко оберталася в один (випадковий) бік, як суп в каструлі, якщо його злегка перешкодити ложкою. Коли утворилося Сонце, все хмара ущільнилася (стиснулося до центру) і, як фігурист, який притиснув у «гвинті» руки до тулуба, стало обертатися швидше; у фізиці це називається збереженням моменту імпульсу. Окремі грудки теж стискалися (і дуже сильно), утворюючи планети, і їх обертання навколо осі сильно прискорилося. Тому планети крутяться навколо осі швидко; Меркурій загальмувався вже потім.

Художник Марія Усеїнова

¹ На Землі такий тиск теж можна знайти — в океані, на глибині 1 км.

² Насправді невеликий парниковий ефект (але не через вуглекислий газ, а через водяну пару) на Землі є, і дуже до речі: без нього температура була б градусів на 20-30 нижче, ніж зараз.

³ Формально «не в ту сторону» крутиться ще Уран, але про нього ми поговоримо окремо.

⁴ Потрібно лише малюнок намалювати… Якщо не вийде, див. відповіді.