Инфракрасное изображение Венеры

Вид Венеры в ИК-лучах, запечатленный орбитальным отсеком космической станции "Пионер", оказался столь же неожиданным и замечательным, как и вид этой планеты в УФ-диапазоне (см. Ультрафиолетовая вуаль Венеры). Станция "Пионер - Венера" достигла Венеры 4 декабря 1978 г.; пять дней спустя многоцелевой спускаемый аппарат отправился к поверхности планеты, а орбитальный отсек, как предполагается, будет функционировать по крайней мере до 1986 г. Ценнейшая информация о поверхности планеты была, в частности, получена с помощью радиовысотомера, об облачном покрове - с помощью УФ-фотополяриметра и о средних слоях атмосферы - с помощью ИК-радиометра, по данным которого и было создано представленное здесь изображение.

Орбитальный ИК-радиометр VORTEX (Venus Orbiter Radiometric Temperature Experiment - радиометрический температурный эксперимент искусственного спутника Венеры) регистрирует излучение на восьми фиксированных длинах волн в диапазоне 0,2-50 мкм; примерно тот же диапазон теплового излучения используется в диагностической термографии (см. Инфракрасное знамение). В пяти из этих каналов тепловое излучение возникает в атмосфере Венеры на высотах 65-105 км, т. е. от верхней границы облаков до нижней ионосферы. К сожалению, из-за неполадок в источнике питания радиометр прекратил работу 14 февраля 1979 г.

Вся информация для ИК-канала 11,5 мкм, полученная за 72 дня, была использована для изготовления приведенного здесь изображения в условных цветах (северный полюс находится в центре снимка, а его край приходится примерно на 50° с. ш.). Эта фотография иллюстрирует разнообразные явления: горячую "дипольную структуру" (оранжево-белая "гантель") и окружающий ее холодный пояс (фиолетовое кольцо). Цветовая гамма изображения от фиолетового через оранжевый к белому соответствует абсолютным температурам от 210 до 260 К.

"Ошейник" вокруг северного полюса (как и аналогичный вокруг южного) расширяется и сужается с периодичностью в несколько месяцев, а его температура день ото дня меняется на 5-20°. Этот пояс шириной 1000 км и толщиной всего 10 км находится в районе 65-75° с. ш. на высоте около 75 км от поверхности планеты, т. е. на 15 км выше видимой верхней границы облаков. Временами внутри пояса удается различить волокнистую тонкую структуру, иногда имеющую спиральный характер; однако на этом снимке она полностью смазана, так как выбранная система координат вращается вместе с "диполем". Таким образом, мы видим восстановленное изображение, вращающееся в пространстве, усредненное по времени, кодированное цветом, - трудно представить более замысловатую фотографию.

Полярный "диполь", судя по всему, вращается в обратном направлении (на снимке - по часовой стрелке), как и обнаруженные в УФ-диапазоне детали облачного слоя, но вдвое быстрее, совершая полный оборот за 2,7 земных суток. Пояс расположен выше облаков, тогда как "глаза" диполя представляют собой просветы в облаках, через которые видны нижележащие, более теплые слои атмосферы. Наличие просветов в области полюса не было неожиданностью, так как здесь атмосферные циркуляции направлены вниз, создавая вихрь, подобный воронке водоворота. Причина раздвоения полярного "глаза", однако, остается загадкой. "Диполь" простирается на 15° от полюса в обе стороны, что соответствует его общей длине в 2000 км. Яркостная температура горячих белых просветов достигает 280 К (по измерениям на 11,5 мкм) -это намного ниже температуры поверхности, равной 737 К, но примерно на 35 К выше температуры полярного пояса.

4 декабря 1978 г. - 14 февраля 1979 г. Орбитальный отсек 'Пионер-Венера'; 150 - 67000 км от Венеры. Инфракрасный радиометр; длина волны 11,5 мкм; изображение восстановлено в условном цвете. Ф. Тейлор, Кларендонская лаборатория, Оксфорд, США [93, 144, 272]

Удивительно, насколько по-разному выглядит атмосфера Венеры в УФ-диапазоне (спиральные вихри облаков), видимом (безжизненная желтовато-белая поверхность) и ИК-диапазоне (полярный "диполь" и окружающий его пояс). Можно, конечно, предположить, что максимум излучения на данной длине волны меняется с высотой, однако изображения, приведенные на с. 157 и здесь, получены в слоях, отстоящих друг от друга по вертикали всего на 10-15 км. Единственное сходство между этими двумя фотографиями состоит в наличии околополярного кольца (представленного на снимке в УФ-свете белой облачной полосой), но, оказывается, эти кольцевые структуры никак не связаны друг с другом. Основная причина столь малого сходства между ИК- и УФ-изображениями состоит в том, что они отражают различные физические процессы: соответственно тепловое излучение на различных уровнях в атмосфере и поглощение солнечного света в облачном покрове. Кроме того, характер движения атмосферных потоков сильно меняется с высотой. Четырехдневная зональная циркуляция, преобладающая на УФ-снимках облачного слоя на высоте 60 км, исчезает на высоте 80-90 км (по крайней мере в высоких широтах), где в основном возникает ИК-излучение.

Венера оказалась гигантской метеорологической лабораторией, в которой американские и советские космические аппараты "Маринер", "Венера" и "Пионер" обнаружили совершенно неожиданные явления. Экваториальная "стрелка", полярный "диполь" и околополярный пояс представляют собой крупномасштабные атмосферные процессы, подобных мы не встречаем на Земле.