Г.Спенсер-Джонс. Жизнь на других мирах2

ГЛАВА IV
ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЫ

В предыдущей главе мы установили (стр. 52), что потеря планетами атмосфер происходит очень быстро, если скорость убегания V превышает среднюю молекулярную скорость газа меньше чем в четыре раза. Если же скорость убегания превышает эту среднюю скорость более чем в пять раз, то потеря атмосферы практически вовсе не угрожает планете. Применим эти выводы к Земле и посмотрим, оправдают ли они наши ожидания.

Скорость убегания с Земли составляет 11,3 км/сек. Поэтому любая составная часть атмосферы, средняя молекулярная скорость которой меньше V/5, т. е, 2,3 км/сек, практически гарантирована от улетучивания. Средние молекулярные скорости для различных газов приведены на стр. 49; мы видим, что все они меньше критической величины 2,3 км/сек. Эти скорости соответствуют температуре в О°С; для более высоких температур скорости будут больше. Однако, температуры, имеющиеся на Земле в настоящее время, недостаточно велики, чтобы довести среднюю молекулярную скорость водорода до 2,3 км/сек; для такой скорости требуется температура в 153°С.

Таким образом, обнаруживается, что атмосфере Земли в настоящее время не должна угрожать потеря водорода, а значит, и потеря других более тяжёлых газов. Отсюда следует, что Земля должна была бы полностью сохранить свою первичную атмосферу, если только быстрота потери её не была чрезмерно велика вскоре после образования Земли, в период, когда температура её была значительно выше, чем теперь; в этом случае Земля должна была бы потерять большую часть своей атмосферы за первые же тысячелетия. Однако, имеются доказательства, которые мы сейчас рассмотрим, что такая потеря в действительности произошла.

Состав земной атмосферы по объему и весу в соответствии с данными Гэмфрейса (Humphreys) следующий:

Состав земной атмосфрры

Компонент Объём в % от
сухого воздуха
у поверхности Вес в единицах,
равных 100 млн. тонн

Вся атмосфера - 50293000

Сухой воздух 100,03 50162360

Азот 78,03 38111360

Кислород 20,99 11416060

Аргон 0,9323 609040

Водяные пары - 130490

Углекислый газ 0,03 21316

Водород 0,01 1270

Неон 0,0018 678

Криптон 0,0001 126

Гелий 0,0005 79

Озон 0,00006 29

Ксенон 0,000009 17

Кроме того, в составе атмосферы имеются изменяющиеся количества примесей, например, соединения серы, аммиака, азотной и азотистой кислоты, частицы соли от испаряющихся морских брызг, частицы сажи, мелкая пыль и пыльца (поллен) различных видов.

Присутствие в атмосфере редкого газа аргона было открыто лордом Рэли и сэром Вильямом Рамзей в 1894 г. Может показаться странным, что аргон, составляющий по объёму один процент воздуха, которым мы дышим, не был открыт значительно ранее. Причина этого состоит в том, что аргон весьма инертный газ; он не вступает в химические соединения; поэтому он и не был обнаружен раньше. Однако, из приведённой таблицы видно, что вес аргона в атмосфере в несколько раз больше общего веса водяных паров, углекислого газа и всех других составных частей атмосферы, за исключением двух основных её компонентов-азота и кислорода. В 1895-1898 гг., вскоре после открытия аргона, сэром Вильямом Рамзей и его ассистентом Траверсом были открыты четыре других редких газа— гелий, неон, криптон и ксенон.

Гелий как мы уже указывали, является единственным веществом, открытым на Солнце раньше, чем он был найден на Земле. На Земле он был открыт сначала Рамзеем как компонент атмосферы, но затем его нашли в кливеите и в других минералах, содержащих уран и торий. Газообразный гелий, выделяемый этими минералами, получается из нескольких буровых скважин в Соединённых Штатах. Так как гелий является наиболее лёгким газом после водорода и так как он не образует воспламеняющихся смесей с воздухом, его применяли для наполнения баллонов дирижаблей.

Аргон получается в настоящее время в достаточно чистом виде при промышленной перегонке кислорода и используется в количестве около 50000 м³ в год для наполнения электрических ламп (так называемых газополных ламп). Это повышает их коэффициент полезного действия и удлиняет срок их службы. Неон широко применяется для рекламных устройств. Криптон и ксенон до сих пор не были использованы в промышленности, хотя ими также можно пользоваться для электрических ламп, что ещё повысило бы их эффективность.

Количество водяных паров в земной атмосфере сильно меняется в зависимости от температуры и от других условий. Вблизи земной поверхности их объёмное содержание в атмосфере может изменяться от небольших следов до 5 процентов в жаркие дни с очень высокой влажностью. Водяные пары находятся только в нижних слоях атмосферы; на высоте больше 8 км их уже очень немного, вследствие господствующих там весьма низких температур. Если бы сконденсировать все водяные пары земной атмосферы, то полученной воды хватило бы, чтобы покрыть всю поверхность Земли слоем в 25 мм.

Установить, как высоко простирается атмосфера над поверхностью Земли, невозможно. Плотность атмосферы уменьшается с высотой, постепенно разрежаясь до пустого пространства; резкого перехода от воздуха к пустоте не существует. Падающие звёзды становятся видимыми на высотах от 100 до 130 км; попадая извне в атмосферу Земли, эти небольшие тела не видимы до тех пор, пока трение от быстрого движения в воздухе не нагреет их до накала. Северные сияния доказывают, что атмосфера простирается ещё гораздо выше. Свечение северного сияния-явление электрического происхождения (Примеч.- Удивительно, что этот взгляд был высказан, ещё Ломоносовым в 1752 г. («Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих»}. См. Меншуткин, Труды М. В. Ломоносова по физике и химии, 1936, стр. 173-190. (Ред.)); причиной его является проникновение наэлектризованных частиц в атмосферу. Высоту северного сияния можно определить, сделав снимки из двух пунктов, расположенных на расстоянии нескольких километров. Нижний край сияния обычно находится на высоте порядка 100-120 км; наивысшие его области простираются, как было найдено, на высоту от 800 до 1000 км. Плотность атмосферы на такой высоте столь мала, что реальным пределом, её можно считать 1000 км над поверхностью Земли. Если бы вся эта атмосфера была сжата до равномерной плотности повсюду, так, чтобы эта плотность равнялась действительной плотности у поверхности Земли, то она простиралась бы только на высоту в 8 км; это называется высотой однородной атмосферы.

Интересно отметить, что общий вес земной атмосферы меньше одной миллионной доли веса самой Земли; он был бы равен весу океана, если покрыть океаном всю поверхность Земли на глубину в 10 м. Самая редкая из составных частей атмосферы-ксенон; но чтобы погрузить его в вагоны железной дороги, потребовался бы поезд длиной в 80 земных экваторов. При скорости в 30 км/час такой поезд должен был бы итти мимо нас 12 лет.

Мы видели, что гелий имеется в атмосфере в количестве около 5 объёмных частей на миллион. Гелий непрерывно поступает в атмосферу в процессе выветривания изверженных пород земной коры, содержащих уран и торий. Во всех минералах и породах, заключающих эти элементы, безостановочно происходит радиоактивный распад и одним из результатов такого распада тяжёлых атомов является образование гелия. При этом часть гелия остаётся в минералах и породах, часть его выделяется в атмосферу; какая часть улетучивается в атмосферу, зависит от разнообразных геологических условий. Когда соответствующие породы разрушаются выветриванием, то в атмосферу выделяется весь запас их гелия. Было подсчитано, что атмосфера в настоящее время содержит только часть того количества гелия, которое в неё поступило в геологические эпохи при образовании осадочных пород за счет выветривания изверженных. Приходится считать, что большая часть гелия, попавшего при этих процессах в атмосферу, каким-то путём улетучилась; высказывалось предположение, что в настоящее время существует приближённое равновесие между количеством гелия, все ещё поступающего в атмосферу описанным путём, и тем, которое она теряет.

На это можно было бы возразить, что потеря гелия, вероятно, только кажущаяся и что гелий, как легкий газ, сконцентрировался в верхних слоях атмосферы, где перемешивание её составных частей конвективными процессами вовсе или почти не имеет места. Однако, имеется доказательство, что верхние слои атмосферы не содержат гелия, так как спектр света северного сияния, поступающего к нам с высоты примерно в 100 км, указывает на присутствие в атмосфере кислорода и азота, но не гелия.

Допустим даже, что температура Земли в ранние стадии её существования была достаточно высокой в течение настолько длительного времени, что водород и гелий, имевшиеся в ней тогда, могли окончательно улетучиться. Во всяком, случае требует объяснения тот факт, что гелий продолжает исчезать и теперь, когда его улетучивание невозможно, как это видно из приведённых выше теоретических заключений, основанных на общепризнанных принципах кинетической теории газов. Но существует один процесс, путём которого всё-таки может происходить исчезновение гелия. Хорошо известно, что ночное небо слабо светится. Кроме света от звёзд, имеется слабое свечение верхних слоев атмосферы; яркость этого свечения изменяется, повидимому, в связи с циклами солнечных пятен, увеличиваясь во время их максимума. Лорд Рэли назвал это свечение «неполярным сиянием». В спектре этого слабого света ночного неба, получаемого путём длительных выдержек специальными спектрографами с малой дисперсией, всегда выделяются те же самые характерные зеленые и красные линии, которые мы наблюдаем в спектре яркого северного сияния; эти линии, как теперь известно, происходят от излучения атомов кислорода, находящихся в особом состоянии, называемом физиками метастабильным. Атом, возбужденный или заряженный энергией, обычно разряжается в короткий промежуток времени, порядка одной стомиллионной секунды; такой разряд энергии сопровождается испусканием излучения. С другой стороны, метастабильное состояние имеет ту особенность, что атомы в этом состоянии как бы не имеют стремления к разряду; они могут оставаться в нём в течение секунды или больше, прежде чем отдадут свою энергию в виде излучения. Однако, столкновения между атомами настолько часты, что весьма велика вероятность столкновения раньше, чем атом в метастабильном состоянии успеет отдать свою энергию в виде излучения. При каждом столкновении метастабильного кислородного атома с другим атомом энергия первого, которая нормально должна была быть отдана в виде излучения, тотчас же разряжается и превращается в кинетическую энергию. Поэтому, вместо того, чтобы итти на излучение, эта энергия как бы заставляет два столкнувшихся атома отскочить друг от друга с сильно возросшей скоростью. Количество энергии, разрядившейся таким образом, т. е, когда какой-нибудь атом столкнётся с метастабильным атомом кислорода, можно вычислить. Оказывается, что если таким столкнувшимся атомом является атом гелия, то этой энергии будет достаточно для того, чтобы атом гелия отскочил со скоростью, превышающей 12 км/сек. Так как эта скорость несколько больше скорости убегания с Земли (11,3 км/сек), то атом гелия имеет возможность вылететь в пространство, что иначе было бы для него недостижимо. Атом водорода приобрёл бы в этом случае ещё большую скорость и мог бы также уйти во внешнее пространство. Более тяжёлые атомы, как, например, атомы кислорода и азота, хотя они и получают в результате столкновения то же самое количество энергии, всё же не приобретут достаточных скоростей, и при отскакивании их скорость не превзойдёт скорости убегания. Таким образом, потеря водорода и гелия из земной атмосферы оказывается возможной путем этого особенного процесса, обусловленного тем обстоятельством, что в атмосфере имеется свободный кислород. В этом направлении можно искать удовлетворительного объяснения тому факту, что в настоящее время гелия в атмосфере меньше, чем следовало бы ожидать.

Мы имеем очень веские доказательства того, что современная атмосфера Земли не является её первичной атмосферой и что температура первобытной Земли должна была оставаться высокой достаточно долго для того, чтобы эта атмосфера была ею утрачена. Таким доказательством является сравнение относительного обилия различных элементов на Земле с относительным обилием тех же элементов на Солнце и в звёздах. Здесь нам придётся предвосхитить вопрос, о котором мы будем говорить более подробно в одной из следующих глав. По некоторым теориям, Земля, так же как и все другие планеты солнечной системы, образовалась из материи, вырванной из Солнца действием притяжения другой звезды, прошедшей сравнительно близко от Солнца. Если это так и произошло (а другой более удовлетворительной теории, объсняющей происхождение солнечной системы, у нас ещё нет), то мы должны предположить, что состав Земли в общем аналогичен составу внешних слоев Солнца.

Исследования химического состава Солнца основаны на изучении его спектра; можно вычислять количество атомов, необходимое для того, чтобы получить в спектре Солнца линию данной интенсивности. Состав Земли определяется из анализа типичных образцов пород, и полученные данные комбинируются пропорционально относительным количествам различных видов пород, а эти последние количества в свою очередь получаются из геологических данных. Эти сведения пополняются данными о внутреннем строении Земли, которые выводятся из сейсмографических записей землетрясений; из сейсмограмм мы можем получить информацию о распространении сейсмической волны внутри Земля, а следовательно, и о природе её внутренних частей. Конечно, оба эти метода страдают некоторой неточностью, так как в обоих случаях полнота данных, которыми мы располагаем, оставляет желать лучшего. Тем не менее сравнение выводов из этих двух, совершенно различных методов, относящихся к изучению Солнца и Земли, представляет большой интерес. Наиболее надежные данные о составе атмосферы Солнца получаются в отношении металлических элементов. Рессель приводит нижеследующую таблицу, в которой четырнадцать металлов, представленных, как показывает его исследование солнечного спектра, наиболее обильно на Солнце, сравниваются с четырнадцатью металлами, наиболее обильно представленными на Земле, в соответствии с исследованиями геофизика Гольдшмидта.

Сравнение обилия элементов на Земле и на Солнце

Земля Солнце

Группа I Железо
Магний
Алюминий
Никель
Кальций
Натрий
Калий Магний
Натрий
Железо
Калий
Кальций
Алюминий

Группа II Титан
Хром
Марганец
Кобальт Марганец
Никель
Хром
Кобальт
Титан

Группа III Медь
Ванадий
Цинк Ванадий
Медь
Цинк

В этой таблице элементы подразделены на три группы. Среднее обилие элементов первой группы примерно в десять раз больше по сравнению со второй группой; равным образом, среднее обилие элементов второй группы в десять раз больше, чем в третьей группе.

Мы видим, что те же самые четырнадцать металлов фигурируют в обоих столбцах под заголовками «Земля» и «Солнце» и что подразделение их на три группы в общем аналогично.

Анализ метеоритов обнаруживает, что следующие металлические элементы в них наиболее обильны: железо, магний, натрий, никель, кальций, алюминий. Метеориты являются, повидимому, частью материи, вырванной из Солнца при образовании планет, но не сконденсировавшейся в планеты. Следует отметить, что шесть металлов, наиболее обильно представленных в метеоритах, вошли выше в группу I списка металлов, наиболее обильно представленных на Земле.

Все эти исследования были расширены так, чтобы включить и те металлы, которые имеются как на Земле, так и на Солнце, но в меньшем количестве, чем элементы, представленные в приведённой выше таблице. Если составить список относительного обилия металлов на Солнце и на Земле, то окажется, что из числа всех существующих 48 металлов только в четырёх случаях количество данного металла в одном списке более чем в десять раз превышает количество того же металла в другом, и это несмотря на то, что некоторых из этих металлов на Солнце или на Земле имеется в сто тысяч раз больше, чем других. Эти четыре случая расхождений относятся к таким металлам, для которых либо спектроскопические данные для Солнца, либо химические данные для Земли считаются недостаточно точными. Вывод, сделанный Ресселем из этого детального исследования, гласит: «Трудно найти хотя бы один случай, относительно которого мы были бы вполне уверены, что данный металл представлен на Солнце либо в большем, либо в меньшем количестве, чем на Земле» (Примеч.- См. Г. Н. Ресель, Солнечная система в ее происхождение, ГТТИ, 1944, стр. 56-57. (Ред.)).

Такое поразительное сходство в химическом составе Солнца и Земли может рассматриваться как веское доказательство их общего происхождения. Это как раз то, чего можно было ожидать, если Земля образовалась из материи, извлечённой из Солнца, Пожалуй, более удивительным оказывается результат детального исследования спектров звёзд; этот анализ производится методами, аналогичными тем, которые применяются для спектрального анализа Солнца; он обнаруживает, что состав звезд в основном аналогичен составу Солнца. Этот факт наводит на мысль, что Солнце и все звезды также образовались из некоторой первичной материи, состав которой был везде более или менее одинаков, и что последующие процессы построения более сложных атомов из более простых, а также распад более сложных атомов, имели в общем аналогичное течение.

Но если мы обратимся теперь от металлов к неметаллам, то увидим совершенно другую картину. Разительного сходства между составами Земли, Солнца и звёзд мы здесь больше не найдем. Напротив того, мы встретимся с заметными различиями. Так, например, водород на Солнце представлен гораздо обильнее, чем на Земле. По крайней мере, 90% всех атомов, содержащихся в атмосфере Солнца, а возможно даже 95% и более, являются атомами водорода; атомов водорода на Солнце, вероятно, раз в триста больше, чем атомов всех металлов, вместе взятых. Количество атомов водорода в земных породах равняется примерно среднему из количеств атомов шести металлов, представленных в них наиболее обильно, а именно-алюминия, железа, кальция, натрия, калия и магния. Казалось бы, что бблъшая часть земного водорода должна быть отнесена за счёт океанов, так как каждая молекула воды содержит две молекулы водорода; однако, океаны доставляют только 239 весовых частей водорода на миллион частей водорода, приходящихся на всю Земли в целом.

Ещё одно бросающееся в глаза различие относится к азоту. Азот находится в большом изобилии на Солнце, в звёздах и туманностях. Азот земной атмосферы составляет только одну весовую часть на два миллиона частей веса всей Земли в целом; немного азота находится в вулканических породах, и -некоторое его количество может находиться ещё в растворённом состоянии в жидком ядре Земли. Тем не менее, при самых максимальных допусках в этом смысле количество азота на Солнце и на звёздах по меньшей мере в несколько сот раз больше, чем на Земле.

Однако, наибольший интерес представляют собой расхождения, касающиеся редких газов атмосферы, именно аргона, неона, криптона и ксенона, так как они являются редчайшими из всех элементов, имеющихся вообще на Земле. Будучи химически очень инертными, они не связываются ни с какими другими элементами и не образуют химических соединений. Если исключить гелий (который непрерывно образуется в результате распада тяжёлых радиоактивных элементов), у нас нет оснований считать, что эти элементы имеются в составе внутренних частей Земли; всё наличное их количество содержится в атмосфере. Но насколько оно мало, если не считать аргона, это мы видели в таблице, приведённой на стр. 65 (состав земной атмосферы). Известно, что некоторые из этих инертных газов весьма обильно представлены в космическом масштабе. Количество гелия на Солнце определить довольно трудно; но в звёздах с наиболее высокой температурой, в спектре которых линии гелия очень интенсивны, он несомненно находится в большом изобилии. Было вычислено, что количество гелия на Солнце составляет одну сотую количества водорода; но на Земле количество гелия не более одной десятимиллионной доли водорода. Линии неона в спектре туманностей и звёзд с очень высокой температурой весьма интенсивны и, повидимому, космическое его распространение примерно в пятьсот миллионов раз больше, чем на Земле. Расхождение не так велико для аргона: космическое количество его, повидимому, примерно равняется количеству неона, но на Земле аргона в несколько сот раз больше, чем неона. Данных о космическом обилии ксенона и криптона ещё не имеется.

Из газообразных элементов, имеющихся в атмосфере Земли, наименьшее расхождение между их обилием на Земле и на Солнце получается в случае кислорода. Хотя вычислить количество кислорода на Солнце не легко, но имеющиеся данные говорят о том, что кислород одинаково распространён как на Земле, так и на Солнце. Большая часть кислорода находится, впрочем, не в свободном состоянии в земной атмосфере, а в химических соединениях.

Сходство относительного обилия металлов на Солнце и на Земле, привело нас к предположению об общности их происхождения. Если мы примем его и учтём большую разницу в относительных количествах инертных газов, входящих в атмосферу-азота, аргона, гелия и неона,-то мы должны сделать вывод, что эти газы были в большом количестве утрачены Землёй. Вполне разумно можно допустить, что при образовании Земли эта элементы были в таком же изобилии на Земле, в каком они имеются теперь на Солнце и на звёздах. В тот период, когда Земля начала остывать и когда её температуре упала достаточн для образования химических соединений, то эти газы, столь трудно вступающие в соединения с другими элементами, остались в большом количестве в атмосфере Земли. В то время, однако, температура Земля была ещё очень высока; поэтому она утрачивала атмосферу очень быстрыми темпами, и естественно, что лёгкие газы улетучивались быстрее тяжёлых. Когда же Земля остыла до такой степени, что потеря ею атмосферы практически прекратилась, то неон истощился в гораздо более сильной степени, чем тяжелый аргон. Атомные веса неона и аргона 20 и 40; их надлежит сравнивать с атомными весами 14 у азота и 16 у кислорода. Отсюда получается достаточно приемлемое объяснение, почему в атмосфере Земли количество аргона в пятьсот раз превышает количество неона, тогда как на Солнце и звёздах неон имеется в таком же изобилии, как аргон.

Вывод, к которому мы пришли, сводится к тому, что, когда Земля остыла достаточно для почти полного прекращения улетучивания её атмосферы, неон, содержавшийся в первичной атмосфере Земли, успел уже исчезнуть почти целиком. Большая часть более тяжелого аргона, естественно, также успела улетучиться, однако, убыль аргона была значительно меньше по сравнению с неоном. Значительная часть первичного атмосферного кислорода, азота и водяных паров и почти весь первичный гелий и водород должны были быть также утрачены Землёй, так как все эти вещества легче неона. В эту эпоху её истории Земля была почти полностью лишена атмосферы.

При дальнейшем остывании расплавленной Земли её жидкая магма должна была выделять большие количества водяных паров, углекислого газа и других газов, пока эта магма не застыла в виде земной коры. Все эти газы вместе с остаточными газами первичной атмосферы образовали новую атмосферу Земли, которая не могла улетучиться благодаря тому, что Земля в то время была уже относительно холодна. Эта атмосфера отличалась от современной земной атмосферы тем, что в ней содержалось большее количество углекислого газа и водяных паров, но немного кислорода. С течением времени, по мере дальнейшего остывания Земли, водяные пары сконденсировались и образовали океаны.

Теперь остаётся только объяснить, как произошёл переход от этой атмосферы к современной атмосфере Земли. Уже более ста лет назад было отмечено, что наличие в земной атмосфере свободного кислорода, которое мы склонны принимать как нечто вполне естественное, на самом деле требует объяснения. Кислород есть элемент химически очень активный. В противоположность другим элементам, например, редким газам атмосферы, химически инертным и не вступающим в соединения, кислород не склонен существовать в одиночестве. Он всегда стремится связаться с другими элементами и образовать окислы. Примером этому служит, ржавление железа: ржавчина есть попросту окись железа. Горение, как мы уже объясняли, является не более как процессом окисления, которое не может происходить, в отсутствии кислорода: если в сосуд с кислородом поместить тлеющий кусок дерева, то он тотчас же вспыхнет пламенем, так как окисление пойдёт значительно усиленным темпом.

Следствием такого стремления кислорода к образованию соединений с другими элементами, а не к одиночному существованию, должно быть постоянное течение процессов, истощающих его запас в атмосфере. Одной из главных причин его поглощения является выветривание вулканических или основных пород земной коры-процесс, ведущий к образованию осадочных отложений. Выветрившиеся массы уносятся потоками и реками и в конечном итоге отлагаются на морском дне в виде песка, глины или ила. Железо, присутствующее в вулканических породах, окисляется не полностью; сероватый оттенок этих пород происходит вследствие того, что железо содержится в них в форме окиси железа, т. е. такой окиси, в которой железо связано с меньшим количеством кислорода, чем оно может принять. В процессе выветривания действию атмосферы подвергаются всё новые и новые частицы породы и большая часть окиси железа, содержащейся в этих частицах, окисляется до закиси, т. е. до той красной окиси железа, которая нам так хорошо известна в ржавчине. Именно эта красная закись железа и придает отложениям выветрившихся пород их характерный красный или коричневый цвет.

Количество кислорода, поглощаемое в этом процессе из атмосферы, очень значительно. Выветривание может протекать и медленно, но нельзя забывать, что общая мощность отложений, выветрившихся в течение геологических периодов, составляет, по крайней мере, 900-1200 м. Вычислено, что количество кислорода, извлечённого таким путём из атмосферы в течение геологических эпох, примерно вдвое больше того, которое имеется в ней сейчас. Поэтому очевидно, что одновременно с поглощением должен происходить и некоторый другой процесс, постоянно восполняющий потерю кислорода. Действенным началом, возобновляющим запасы кислорода в атмосфере, является жизнь всего растительного покрова поверхности Земли. Как мы уже видели в главе II (стр. 40), зелёная растительность поглощает из воздуха углекислый газ и разлагает его под действием солнечной энергии; трансформатором этой энергии является зеленый пигмент-хлорофилл, содержащийся в клетках растений. Углерод используется растением для образования сложных органических веществ, входящих в состав всякой живой клетки, а кислород возвращается в атмосферу в качестве побочного продукта.

Таким образом, с помощью растительности, покрывающей земную поверхность, все время происходит непрерывное пополнение запаса кислорода за счёт углекислого газа. Однако, одновременно происходит и обратный процесс. При разложении растительных веществ и других органических материалов поглощается кислород и освобождается углекислый газ. Этот углекислый газ снова идёт на образование растительных клеток. Получается впечатление, что мы попали в замкнутый круг и что при наличии двух противоположных процессов нам не удастся ничего доказать, и мы не сможем подойти ближе к объяснению, почему в атмосфере содержится в настоящее время столь много кислорода. Все это было бы так, если бы между этими двумя процессами существовало точное равновесие. Но в действительности в геологические эпохи равновесие между ними места не имело. Во всех случаях, когда органические вещества находятся так глубоко, что они не могут окисляться и процесс гниения не происходит, атмосфера получает чистую прибыль кислорода. В прошлом Земли органические вещества были погребены в крупных масштабах; именно они образовали современные угольные пласты и запасы нефти. Весьма вероятно, что наблюдаемое теперь обилие кислорода в атмосфере получилось за счёт углекислого газа, содержавшегося в ней ранее, но связанного затем при погребении органических веществ, дающих нам теперь уголь и нефть. Вычислено, что если вскрыть и сжечь полностью все угольные, нефтяные и другие органические отложения, то будет использован весь кислород, находящийся сейчас в нашей атмосфере.

Таким образом, земная атмосфера прошла чрезвычайно интересный процесс эволюции. В том первичном её виде, когда она была богата водородом и гелием, она была в значительной степени утрачена Землёй в период её молодости, когда температура ее была очень высока. По мере охлаждения Земли образовалась новая атмосфера. Дальнейшее охлаждение привело к образованию океанов. Затем, благодаря растительному покрову, произошла замена углекислого газа кислородом; переход от атмосферы, богатой углекислым газом, к атмосфере, богатой кислородом, объясняется погребением под Землёй больших количеств растительности, сохраненных таким образом от гниения.

Изучение эволюции земной атмосферы будет нам очень полезно, когда мы перейдем к исследованию атмосфер других планет. Оно подсказывает нам, что современная величина скоростей убегания является ключом к вычислению того максимального количества атмосферы, которым может обладать данная планета. Мы получила определённое доказательство того, что Земля должна была утратить большую часть своей первичной, атмосферы и притом быстрыми темпами, пока температура её была ещё высока; мы должны помнить о возможности потери первичной атмосферы столь же быстрыми темпами и в случае других планет. Мы узнали также, что обилие кислорода и малые количества углекислого газа в атмосфере являются признаком богатой растительности; и обратно, при отсутствии растительности, мы вправе ожидать обилия углекислого газа и малого количества кислорода в планетной атмосфере.

ГЛАВА V
МИРЫ БЕЗ АТМОСФЕР

Когда скорость убегания с планеты достаточно мала, то атмосфера должна рассеяться с такой быстротой, что мы даже не можем надеяться обнаружить хотя бы её следы. Такие условия могут иметь место для меньших тел солнечной системы, поскольку скорость убегания определяется отношением массы планеты к радиусу; хотя масса у планет небольшого объёма мала, а у крупных-велика, но она зависит от куба радиуса; из этого следует, что если отвлечься от различия в плотностях между планетами, то скорость убегания пропорциональна радиусу планеты. Поэтому именно малые планеты характеризуются малой величиной скоростей убегания. Это подтверждается данными, приведёнными в таблице на стр. 52.

Из всех небесных тел, перечисленных в этой таблице, самая малая скорость убегания соответствует Луне; она составляет 2,4 км/сек. Наблюдаемая максимальная температура на Луне равна 120° С, и при такой температуре средние молекулярные скорости на 20% выше скоростей при 0°С, приведённых для некоторых газов на стр. 49. Судя по критерию сохранения атмосферы (стр. 52), можно сказать, что при современной температуре Луна могла бы сохранить углекислый газ и более тяжёлые газы, тогда как кислород и все более лёгкие газы, включая азот, водяные пары, гелий и водород, должны были быть утрачены Луной. В более ранних стадиях истории Луны, когда температура её была значительно выше, чем теперь, скорость улетучивания атмосферы должна была быть значительно выше. Даже в настоящее время Луна утратила бы атмосферу из водорода почти моментально. При температуре в 1000° С она потеряла бы атмосферу из углекислого газа в течение нескольких лет. На основании этого можно допустить, что в настоящее время Луна совершенно лишена атмосферы.

Следующей в порядке величины cкорости убегания является планета Меркурий, для которой эта скорость равна 3,8 км/сек. Наблюдаемая средняя температура освещённой Солнцем стороны Меркурия равняется примерно 400°С. Для такой температуры средние молекулярные скорости в 1,47 раза больше скоростей при 0° С. При этой температура Меркурий мог бы сохранить атмосферу из углекислого газа и кислорода, но не из более лёгких газов. Однако, поскольку максимальные температуры освещённой стороны Меркурия значительно выше 400° С, шансы на удержание атмосферы у Меркурия значителъно ниже, чем сейчас сказано. Если Меркурий, прежде чем остыть до своей современной температуры, обладал более высокой температурой в течение достаточно долгого времени, то он, так же как и Луна, должен был совершенно утратить свою атмосферу. У нас мало надежды обнаружить хоть какие-либо признаки наличия атмосферы на Меркурии.

Перейдем теперь к Марсу, на котором скорость убегания молекул составляет 5,1 км/сек, а температура-немного ниже температуры Земли. В настоящее время Марс не мог бы сохранить в составе своей атмосферы ни водорода, ни гелия, но водяные пары и более тяжёлые газы могли бы в ней остаться.

Допуская быструю потерю Марсом атмосферы в более давние времена, когда температура его была высока, мы должны всё же притти к выводу, что Марс мог сохранить некоторую часть своей атмосферы. Однако, условия сохранения им атмосферы являются всё же критическими, и Марс едва в состоянии удерживать некоторые остатки своей атмосферы. Эта планета представляет особый интерес и будет подробно изучена нами в одной ив следующих глав.

До сих пор мы ещё не упоминали о спутниках других планет, кроме спутника Земли. Марс имеет двух спутников, Юпитер-одиннадцать, Сатурн-девять, Уран-четыре и Нептун-одного. Возможно ли, чтобы какой-либо из них обладал атмосферой? Все эта спутники значительно отличаются друг от друга по размерам; некоторые из них, включая спутников Марса, а также самые малые спутники из большой семьи Юпитера имеют не более 25 км в диаметре, тогда как самые крупные по размерам даже несколько больше Меркурия. Можно с уверенностью скавать, что атмосферы у них вовсе не могли сохраниться, исключая, быть может, самых крупных спутников.

Более подробные данные для наиболее крупных спутников приводятся в следующей таблице:

Планета	Спутник	Диаметр (Луна=1)	Масса (Луна=1)	Скорость убегания в км/сек
Юпитер	Ио	1,07	1,09	2,4
Юпитер	Европа	0,91	0,65	2,1
Юпитер	Ганимед	1,48	2,10	2,9
Юпитер	Каллисто	1,49	0,58	1,5
Сатурн	Титан	1,21	1,86	3,0
Нептун	(без имени)	1,4	?	?

Спутник Нептуна настолько далёк, что определить его размеры с точностью невозможно. Но, судя по его яркости считается, что он немного меньше Ганимеда или Каллисто, т. е. самых больших спутников Юпитера. О массе его ещё ничего неизвестно.

Скорости убегания у этих спутников, приведённые в последнем столбце таблицы, можно сравнивать со скоростью убегания для Луны и для Меркурия (2,4 и 3,8 км/сек.). Для трех из этих спутников скорости убегания равны или меньше скоростей убегания для Луны, для двух других они являются промежуточными между скоростями убегания для Луны и Меркурия. Температуры этих спутников очень низки, так что в настоящее время они могут сохранять атмосферы из более тяжёлых газов; однако, все газы легче водяных паров должны были улетучиться (Примеч.- Это предположение можно в настоящее время считать подтверждённым после открытия Кайпером в 1944 г. на обсерватории Макдональд (США) атмосферы у спутника Сатурна-Титана, состоящей из болотного газа. (Peд.)). Но эти спутники должны были также пройти через стадию высоких температур, и если такая стадия продолжалась достаточно долго, то атмосферы должны быть утрачены у них полностью. Если какой-либо из них и имеет в настоящее время атмосферу, то она должна быть исключительно разреженной.

Выводы, к которым мы пришли в отношении атмосфер Луны и Меркурия, были основаны исключительно на теоретических соображениях. Интересно установить, подтверждаются ли эти выводы наблюдениями. Луна-это наш ближайший сосед в мировом пространстве, и мы имеем возможность изучать его более подробно, чем любое другое небесное тело. Расстояние её от Земли составляет всего лишь 380000 км. Конечно, такое расстояние по сравнению с нашими земными расстояниями должно казаться очень большим; самолёт, при безостановочном полёте со скоростью 400 км/час, пролетел бы до Луны в сорок дней. Но по сравнению с теми расстояниями, с которыми приходится иметь дело астрономам, Луну можно назвать действительно нашим близким соседом; она находится так близко от Земли, что при благоприятных условиях любой предмет на Луне, величиной в собор Св. Павла в Лондоне, был бы уже на пределе видимости.

В телескоп Луна представляет очень неровный, гористый вид. На ней имеются высокие горные хребты, самые замечательные из них-Аппенины; они показаны на рис. 4. Одной из самых заметных и характерных особенностей лунной поверхности являются кольцевые горы; они придают большим пространствам лунной поверхности как бы рябой вид. Мы имеем возможность видеть только одну половину Луны— она обращена к нам всегда одной и той же стороной; другая сторона всегда повёрнута от нас. Это особенное условие её вращения было вызвано действием сил притяжения Земли. В дни молодости Лупы, когда её поверхность была ещё пластичной, притяжение Земли вызвало большое приливное вздутие на её поверхности. При вращении Луны эта выпуклость сдвигалась по поверхности, притом так, что она всегда оставалась обращённой к Земле. Земля тянула вздутую часть поверхности к себе, и это действие тормозило вращение Луны до тех пор, пока оно не замедлилось настолько, что Луна осталась обращённой к Земле всегда одной и той же стороной. Аналогичное явление постепенно замедляет вращение Земли. Приливы и отливы океанов, вызываемые действием притяжения Луны, тормозят вращение Земли и вызывают очень медленное, но прогрессирующее удлинение дня. Величина этого эффекта невелика, так как на протяжении столетия день удлиняется только на две тысячных секунды, тем не менее этот эффект постепенно накапливается и будет действовать до тех пор, пока в конечном итоге Земля не окажется обращённой всегда одной в той же стороной к Луне. Когда это случится, земной день удлинится примерно до 47 современных дней.

Кольцевые горные образования на Луне называются «кратерами» вследствие их сходства с кратерами вулканического происхождения на земной поверхности, хотя размеры лунных кратеров значительно больше, чем кратеров Земли. Наиболее крупные лунные кратеры имеют и диаметре больше 150 км, но есть и такие, и их много, у которых поперечник равен всего лишь 2-5 км. Мелкие кратеры обычно находятся внутри крупных, и нередко стена одного кратера проходит через стену другого; это вызывает предположение, что образование их относится к различным эпохам. Сложность лунной топографии и исключительная неровность её поверхности хорошо видны на том участке её поверхности, который показан на рис. 5. Обозначение описанных лунных образований словом «кратер», пожалуй, несколько неудачно, так как оно предполагает вулканическое происхождение; однако, образование лунных кратеров в результате вулканической деятельности далеко не достоверно; впрочем, имеется одна теория, согласно которой лунные кратеры действительно вулканического происхождения. Посередине многих кратеров возвышается центральная гора (пик); в связи с этим высказывалось предположение, что здесь мы имеем дело с породами, изверженными из центрального вулкана, постепенно образовавшего кольцевые стены кратера. Сила притяжения на Луне гораздо меньше силы притяжения Земли, и это легко позволяло изверженным породам быть выброшенными на большие расстояния. Однако, между общей структурой самых больших и самых малых лунных кратеров нет никакой разницы, и трудно понять, каким образом наибольшие кратеры в 150 км и более в диаметре могли произойти в результате вулканической деятельности. Тем не менее доказательства вулканической деятельности Луны в прошлом могут быть получены ещё и другим путём, именно благодаря наличию больших равнин или «морей», как их обычно называют; вероятно, они действительно были когда-то морями лавы, и следы на них зыби неправильной формы могут быть истолкованы, как границы последовательных потоков лавы.

По другой теории предполагается, что кратеры на Луне образовались в результате бомбардировки Луны гигантскими метеоритами. На земной поверхности мы имеем мало примеров метеоритных бомбардировок. Один из них-это большой метеоритный кратер в Аризоне, представляющий собой впадину глубиной в 180 м и приблизительно 1,5 км в диаметре, с возвышениями по краям. Возможно, что на более ранних стадиях истории Земли в окрестностях Солнца было гораздо больше материалов, не сконцентрировавшихся в планеты, и что как Земля, так и Луна подвергались интенсивные метеоритным бомбардировкам. Луна до сих пор носит следы этих бомбардировок на своей весьма изборождённой поверхности; на Земле же действие размыва пород водой и их выветривание, с образованием осадочных пород и последующим подъёмом горных хребтов, давным давно стерло с поверхности всякие следы бомбардировок, которым она когда-то подвергалась. Несколько метеоритных кратеров, известных нам на поверхности Земли, являются образованиями геологически молодыми.

На поверхности Луны можно наблюдать и другие интересные образования. На ней имеется множество прямолинейных трещин или расселин шириной примерно в один километр; они распространяются более или менее прямолинейно и пересекают долины и горы на протяжении сотен километров. Вероятно, это действительно трещины на лунной поверхности, появившиеся вследствие сжатия внутренних частей Луны. Кроме того, наблюдается множество глубоких и узких долин, а также прямолинейных отвесных обрывов, вызванных сбросами. Самыми загадочными из всех особенностей лунной поверхности являются светлые полоски или лучи, радиально расходящиеся от некоторых кратеров, пересекающие долины и горы и проходящие поверх кратеров на протяжении сотен километров. В ширину они имеют по нескольку километров и, повидимому, не возвышаются над поверхностью. Истинная природа этих лучей неизвестна, но имеется предположение, что они представляют собой окраску поверхности парами, выходящими из узких расселин. На рис. 6 видны лучи, исходящие от большого кратера «Коперник».

Вид Луны в телескоп с её крутыми горами, зазубренными скалами и сбросовыми отвесными пропастями говорит о том, что в этом мире не было явлений выветривания. Совершенно определённо можно сказать, что Луна безводна. Океаны, озера и реки, если бы они существовали, были бы видимы совершенно отчётливо, и иногда, отражая солнечный свет, они казались бы особенно яркими. Облака никогда не заслоняют от нас лунной поверхности. Всё это можно было и заранее предсказать, исходя из нашего заключения об отсутствии на Луне атмосферы. Если бы на Луне и была вода, то во время жаркого лунного дня она быстро испарилась бы и водяные пары рассеялись в пространстве.

Отсутствие на Луне атмосферы устанавливается еще и другими способами. Вид Луны в телескоп сам по себе указывает на то, что на ней могут быть лишь следы атмосферы, так как части Луны, близкие к краям диска, так же резко очерчены, как и другие участки её поверхности; если бы на Луне имелась атмосфера, то края Луны были бы видны через гораздо большую её толщу по сравнению с центральной частью поверхности, вследствие чего они были бы частично или даже полностью затемнены. Еще одним доказательством служит явление покрытия звёзд Луной, когда она проходит между ними и Землей. Луна перемещается между звездами от запада к востоку; от новолуния до полнолуния передним краем является её тёмный край. Когда тёмный край подходит к звезде, она сохраняет свою полную яркость до того момента, пока не скроется как бы мгновенно. Постепенного угасания, которое имело бы место, если бы Луна обладала атмосферой, не наблюдается; ещё несколько мгновений тому назад звезда светилась своим обычным блеском,-момент,-и она исчезает. Получается впечатление, что звезда внезапно прекратила своё существование. Как бы часто ни повторять такое наблюдение, внезапность исчезновения звезды за лунным краем никогда не перестанет удивлять своей неожиданностью. В период между полнолунием и новолунием передний край Луны-её освещённый край; звезда после покрытия её Луной появляется вновь с такой же удивительной внезапностью, когда тёмный край Луны сходит с неё.

Мы видим Луну благодаря солнечному свету, отражённому её поверхностью. В любое время половина ее освещена, а другая находится в темноте. Около новолуния солнечный свет падает в большей своей части на то полушарие Луны, которое обращено в противоположную от нас сторону; около полнолуния солнечный свет падает главным образом на полушарие, обращённое к нам. Это и является причиной лунных фаз. Хотя Луна кажется нам очень яркой, её поверхность на самом деле оказывается плохим отражателем; она отражает меньше 10% падающих на нее солнечных лучей; остальные лучи поглощаются ею и идут на нагревание поверхности. Отражательная способность поверхности Луны такая же, как у наших серо-коричневых скал. Здесь можно отметить, что сероватая окраска Луны свидетельствует о неполном окислении на ней пород и указывает на отсутствие кислорода; если бы кислород имелся на Луне в количестве, достаточном для полного окисления лунных пород, цвет Луны был бы красноватым и слегка напоминал бы цвет Марса.

Мы уже указывали, что температуру Луны можно измерить болометром или термопарой. Большая часть излучения Луны, как было только что отмечено, представляет собой просто отражённый солнечный свет. Остальная часть-это тепловое излучение; его испускают скалы на лунной поверхности; они нагреваются и излучают тепло подобно нагретой Солнцем кирпичной стене. Тепловое излучение обладает большой длиной волны; оно может быть отделено от отражённого солнечного света, обладающего в основном более короткое длиной волны, и им можно воспользоваться для определения температуры лунной поверхности. В течение длинного лунного дня, равного четырнадцати земным суткам, скалы на ее поверхности весьма сильно нагреваются, и температура вблизи её экватора в лунный полдень поднимается до 120°С; таким образом, она значительно выше температуры кипения воды на поверхности Земли. Но температура Луны быстро падает по мере уменьшения высоты Солнца, и к его заходу устанавливается уже сильный мороз: температура опускается до — 10°С. Наиболее быстрые колебания температуры происходят во время лунного затмения. По мере движения Земли, набрасывающей свою тень на Луну и заслоняющей от неё солнечный свет, температура Луны начинает немедленно падать и притом с поразительной быстротой. Во время одного ватмения, например, было установлено, что температура её поверхности упала с +70° до-80°С в течение немногим более часа. На протяжении полного затмения, которое продолжалось тогда 2,5 часа, температура Луны упала ещё на 40 °С. Но после окончания полного затмения температура Луны снова поднялась в течение всего лишь одного часа почти до её начального значения. Такие резкие и быстрые колебания мы и должны ожидать для мира, абсолютно лишённого атмосферы. Мы можем сопоставить эти числа с данными о падении температуры на Земле во время солнечного затмения, внутри полосы полного затмения; оказывается, что здесь падение температуры обычно не превышает 2-3° С.

Из всего того, что мы узнали о Лупе, в частности, об отсутствии на ней кислорода и воды и о резких колебаниях ее температуры, мы должны естественно сделать вывод, что вопрос о существовании на ней жизни в каком бы то ни было виде совершенио исключается. Луна является единственным из миров, для которого мы могли бы надеяться получить вполне отчётливые доказательства наличия жизни, если бы она существовала. Нет никакого сомнения в том, что лунный житель, вооружённый мощным телескопом, имел бы полную возможность наблюдать множество признаков проявления человеческой деятельности на Земле. Он мог бы следить за ростом большого Лондона; он увидел бы появление таких городов, как Нью-Йорк, Сидней, Иоганнесбург и Оттава. Он наблюдал бы образование новых озёр после подъёма уровня вод плотинами. Он видел бы успехи оросительных работ и осушение площадей, таких, например, как Зюдерзее. Он вполне отчётливо различал бы сезонные изменения растительности, таяние снегов на больших пространствах суши по мере наступления лета. Через несколько лет наблюдений он безусловно получил бы вполне ясные доказательства не только растительной жизни, но и человеческой деятельности на Земле.

Совершенно так же, если бы Луна была населена разумными существами, мы могли бы рассчитывать на получение множества доказательств их жизни. Но мы не находим ни одного. Следов каких-либо изменений на Луне не обнаруживается. На ней не наблюдается даже сезонных изменений в окраске, которые можно было бы приписать произрастанию растительности. Правда, некоторые астрономы утверждали, что они наблюдали слабые изменения в отдельных областях, в основном изменения окраски, которые могли бы быть вызваны появлением лишайников на скалах. Однако, всё это не подтвердилось, и к таким указаниям вообще относятся без доверия. Повидимому, наблюдатели были введены в заблуждение просто появлением на поверхности Луны новых видимых деталей, выступающих по мере изменения высоты Солнца. Нет! Невозможно допустить наличия какой бы то ни было жизни на Луне. Это окончательно и совершенно вымерший мир, бесплодная гористая пустыня; в течение горячего дня Солнце изливает на неё свой жар с неослабной мощью, а в течение долгих ночей мороз так силён, что он превосходит все, что когда-нибудь было испытано на Земле.

На все эти печальные обстоятельства любят закрывать глаза все те, кто верит в возможность направить на Луну ракетный снаряд, поместив в него человеческие существа, считая, что эти исследователи лунных стран смогут высадиться на Луне и изучить какую-либо часть ее поверхности. Прежде всего, эти путешественники должны были бы быть закупорены в герметические одежды и снабжены кислородными аппаратами для обеспечения дыхания. Но даже, если допустить, что они смогут защитить себя от дневного зноя и от жестокого мороза по ночам, их может ожидать гораздо худшая участь, если только их специальные одежды не будут вполне непроницаемы для пуль: им грозит опасность погибнуть от падающих звёзд. Падающая звезда, или метеорит, от которого у нас создаётся впечатление летящей с неба звезды, представляет собой в среднем небольшой осколок вещества, обычно не меньше горошины, но часто не больше и песчинки. Межпланетное пространство отнюдь не пусто, в нём содержится великое множество таких осколков. Земля в своём движении вокруг Солнца встречает их в больших количествах; они попадают в атмосферу со скоростью, во много раз большей скорости ружейной пули. Метеорит, несясь через воздух, сильно накаляется от трения и обычно полностью испаряется ещё до того, как он достигнет высоты около 40 км над Землёй. Несколько миллионов таких осколков попадают в нашу атмосферу в течение суток, но атмосфера защищает нас от них. На Луне же они падают прямо на её поверхность, и количество их столь велико, что человек на Луне подвергался бы значительной опасности стать жертвой таких пуль.

Трудности, которые возникли бы перед теми, кто попытался бы исследовать Луну (если допустить возможность на неё попасть), несравненно больше тех, с которыми пришлось бы столкнуться при попытке подняться на вершину Эвереста. Только в двух отношениях человек оказался бы на Луне в выигрышном положении. Во-первых, его передвижение было бы менее утомительно, так как масса Луны составляет всего около одной восьмидесятой массы Земли и, следовательно, сила притяжения Луны не очень велика. Если бы Луна обладала такой же атмосферой, как Земля, то игрок в гольф почувствовал бы, что он в состоянии без всякого труда послать свой шар на расстояние в 1,5 км; спортсмен средней квалификации с большой лёгкостью отсчитывал бы свои «шестерки» и доходил до триумфов, которым мог бы позавидовать чемпион. Вторым преимуществом лунного географа над альпинистом, поднимающимся на Эверест, было бы отсутствие сильных ветров. На Луне нет атмосферы, а следовательно, не может быть и ветра; к тому же, там не может быть и шума, потому что шум передастся через воздух. Луна-это мир совершенной тишины, мир, где господствует молчание, через которое не может пробиться ни единый звук.

Теперь мы обратимся к планете Меркурий-самой близкой к Солнцу из всех планет. Год Меркурия, т. е. время, в течение которого он совершает оборот по его орбите вокруг Солнца, равен 88 дням. Из всех планет (Примеч.- Мы не считаем тысяч малых планет или астероидов, обращающихся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера.) орбита Меркурия имеет наиболее выраженную эллиптическую форму; поэтому расстояние Меркурия до Солнца изменяется в довольно широких пределах во время его полного оборота; оно равно 46 млн. км в наибольшем приближении и 70 млн. км при наибольшем удалении. Скорость движения Меркурия выше, чем у всех прочих планет; она колеблется от 58 км/сек в наибольшем приближении к Солнцу до 38 км/сек в крайнем удалении. Отсюда и происходит подходящее название этой планеты именем посланца древних богов, с его крылышками на ногах.

Меркурий обращён всегда одной и той же стороной к Солнцу, подобно тому, как Луна обращена всегда одной и той же стороной к Земле. Это означает, что во время обращения вокруг Солнца Меркурий совершает ровно один оборот вокруг оси. Другими словами, длина его дня (определяемая как время, одного оборота вокруг оси) равняется длине его года. Иное значение, обычно придаваемое слову «день» и противопоставляемое «ночи», для Меркурия теряет всякий смысл, так как на одной части планеты вечный день, а на другой— вечная ночь. Если бы расстояние Меркурия до Солнца было всегда одинаковым, то в точности на одной половине планеты был бы вечный день, а вечная ночь-на другой. Это условие, однако, несколько изменяется в связи с колебаниями расстояния Меркурия до Солнца. Вечный день приходится примерно на 3/8 его поверхности, и вечная ночь приблизительно на такую же её часть. В промежуточной зоне, составляющей около четверти поверхности, Солнце попеременно всходит над горизонтом и заходит за ним.

Температура той части Меркурия, которая постоянно залита солнечными лучами, очень высока-около 400° С; таким образом, она значительно выше той, при которой плавится свинец, и очень близка к температуре плавления цинка. На противоположной стороне, никогда не получающей солнечных лучей, холод должен быть исключительно силён. В промежуточной зоне, где солнечный свет чередуется с темнотой, колебания температуры должны быть весьма значительны.

Мы уже видели, что надежда на существование атмосферы на Меркурии очень слаба. Хотя в настоящее время Меркурий и мог бы сохранить атмосферу из более тяжёлых газов, но если в течение некоторого периода температура на нём была очень высока, то его атмосфера должна была полностью улетучиться. Мы уже убедились, что Земля, где условия для улетания атмосферы значительно менее благоприятны, всё же должна была утратить свою первичную атмосферу, пока она была ещё очень горяча. Однако, возможно, что хотя Меркурий лишился своей первичной атмосферы, газы могли выделяться из его коры по мере её затвердения; если это так, то в настоящее время Меркурий может обладать чрезвычайно разреженной атмосферой из углекислого газа.

Выяснить при помощи непосредственных наблюдений что-либо определённое об условиях, господствующих на Меркурии, не легко. По причине его близости к Солнцу Меркурий можно наблюдать только в течение очень короткого времени до восхода или после захода Солнца; сравнительно редко его можно видеть невооружённым глазом. Великий астроном Коперник умер, так и не увидав Меркурия; он не располагал оптической помощью телескопов, которые позволяют нам наблюдать Меркурий среди белого дня. Впрочем, яркий дневной свет обычно не создаёт достаточно благоприятных условий для того, чтобы различать какие-либо детали на поверхности Меркурия.

Для изучения поверхности этой планеты требуются исключительно благоприятные атмосферные условия. В 1882 г. итальянский астроном Скиапарелли начал систематическое изучение Меркурия и в 1889 г. сообщил, что на его поверхности наблюдаются детали устойчивого характера; движение их дает возможность заключить, что Меркурий обращён всегда одной и той же стороной к Солнцу. Эти детали плохо очерчены и придают поверхности пятнистый вид. Последующие наблюдения других астрономов подтвердили в основных чертах наблюдения Скиапарелли, хотя между деталями, отмеченными равными наблюдателями, имеются большие расхождения. Это вовсе не удивительно, так как наблюдения Меркурия чрезвычайно трудны. Тем не менее, в общем и целом, согласие налицо; разумно предположить, что наблюдаемые детали, как и в случае Луны, связаны с неровностями поверхности планеты. Возможно, что поверхность Меркурия имеет общее сходство с гористой поверхностью Луны. Как ни трудно наблюдать детали на поверхности Меркурия, ещё гораздо труднее получить твёрдые доказательства присутствия на нём атмосферы. Отражательная способность Меркурия приблизительно такая же, как и у Луны, Если бы на Меркурии существовала атмосфера, то он безусловно отражал бы гораздо больше падающего на него солнечного света. Наблюдения над изменениями яркости планеты в зависимости от изменения её фазы заставляют предполагать почти полное и даже полное отсутствие атмосферы, так что свет отражается от её шероховатой и неровной поверхности, сходной с поверхностью Луны.

Иногда случается, что Меркурий проходит между Землёй и Солнцем; тогда он проектируется на поверхность солнечного диска в виде небольшого круглого пятна. Моменты, когда Меркурий вступает на солнечный диск или сходит о него, создают благоприятные возможности для установления наличия атмосферы. Если бы на Меркурии была сколько-нибудь значительная атмосфера, то в эти моменты часть его диска, находящаяся вне Солнца, была бы окружена яркой дугой, или «галосом», появляющимся вследствие преломления солнечного света в атмосфере планеты. Такое яркое свечение наблюдается, когда Венера вступает на солнечный диск, но в случае Меркурия оно не наблюдается. Это служит доказательством того, что если на Меркурии имеется атмосфера, то она должна быть исключительно разреженной.

Некоторые наблюдатели всё же склонялись к предположению, что разреженная атмосфера на Меркурии имеется, так как по их утверждениям некоторые детали его поверхности время от времени стушёвываются. Но температура его слишком высока для образования каких-либо облаков из конденсированного пара над поверхностью; поэтому было сделано предположение,что это явление вызывается пылью. Не исключена возможность, что на Меркурии имеются действующие вулканы, выбрасывающие облака пыли на большую высоту во время сильных извержений; наличие даже разреженней атмосферы достаточно, чтобы воспрепятствовать слишком быстрому осаждению этой пыли. Можно надеяться, что в будущем мы будем знать больше по этим вопросам, чем теперь. Но все эти наблюдения относятся к числу труднейших, и их результаты нельзя считать бесспорными; они требуют дальнейшего подтверждения. В настоящее время мы можем лишь утверждать, что на Меркурии возможно наличие атмосферы, но чрезвычайно разреженной; с теоретической точки зрения существование на нём такой атмосферы не исключается.

Каково бы ни было окончательное заключение относительно атмосферы Меркурия, существование жизни на этой планете, повидимому, невозможно. Высокая температура большой части его поверхности, очень низкие температуры в других частях и исключительно резкие изменения температуры в промежуточной зоне, в связи с отсутствием водяных паров и кислорода, очевидно, утраченных Меркурием, когда его температура была ещё гораздо выше, чем теперь,-всё это вместе взятое создаёт такие условия, которых не может выдержать никакая форма жизни.

Два крупнейших спутника Юпитера, Ганимед и Каллисто, по размерам больше Меркурия; два других больших спутника Юпитера-Ио и Европа, затем самый большой из спутников Сатурна-Титан и спутник Нептуна меньше Меркурия, но больше Луны. Скорости убегания у этих спутников не слишком отличаются от скорости убегания для Луны; при их современных температурах они были бы в состоянии только удержать водяные пары или более тяжёлые газы и пары. Но нельзя думать, чтобы на протяжении всей их истории их температуры были бы постоянно столь же низки, и весьма вероятно, что их атмосферы были полностью или почти полиостью утрачены ими, когда они были ещё молоды и горячи (Примеч.- См. сноску на стр. 80. (Ред.)).

У некоторых из этих спутников видны детали поверхности; все они, невидимому, обращены постоянно одной и той же стороной к центральному телу-Юпитеру или Сатурну. Плотность их, вообще говоря, довольно мала; у Ио и Европы она втрое больше плотности воды, и оба эти спутника представляют собой, вероятно, массы скал, как и Луна. Средняя плотность Ганимеда равна приблизительно 2, плотность Каллисто составляет только 0,6 (по отношению к воде). Эти два спутника состоят, вероятно, главным образом из скалистых пород, покрытых толстым слоем льда или твёрдого углекислого газа. Чрезвычайно низкое значение плотности Каллисто, может быть, и неправильно, поскольку масса этого спутника трудно определяется и известна не вполне точно; если же она такова в действительности, то объяснить её нелегко; остаётся предположить, что скалистые породы на ней типа пемзы.

Средние температуры спутников не очень отличаются от температур соответствующих центральных тел, так как планета и спутник находятся приблизительно на одном и том же расстоянии от Солнца. Из таблицы температур на стр. 62 видно, что температура планет-гигантов чрезвычайно низка; но столь низкая температура исключает возможность развития каких бы то ни было форм жизни. Итак, мы приходим к выводу, что наличие атмосфер у спутников в солнечной системе невероятно; но даже в тех случаях, когда правильность такого утверждения остаётся под сомнением, температуры спутников, конечно, слишком низки для существования жизни. Таким образом, в наших поисках условий, в которых было бы мыслимо существование жизни в солнечной системе, мы можем оставить в стороне спутников планет.

ГЛАВА VI
ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ

Четыре больших планеты-Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун-гораздо крупнее и массивнее Земли. Их радиусы и массы по отношению к соответствующим данным для Земли приведены в таблице на стр. 52. В той же таблице показаны скорости убегания с этих планет. Эти скорости очень велики: они настолько выше средней молекулярной скорости водорода, что его улетучивание, а следовательно, и улетучивание всех более тяжёлых газов из атмосфер этих планет невозможно, даже если предположить, что первоначально температуры их были гораздо выше, чем теперь. Вследствие этого планеты-гиганты должны были полностью сохранить свои атмосферы. Мы можем предполагать поэтому, что все они окружены обширными слоями плотных атмосфер. Это обусловливает очень большое сходство между ними; поэтому их удобнее рассматривать вместе.

Самая крупная из больших планет-Юпитер-есть в то же время и ближайшая к нам и потому наиболее благоприятно расположенная для детальных наблюдений и изучения в телескоп. Достаточно даже небольшого телескопа, чтобы увидеть, какой прекрасный объект для наблюдения представляет собой Юпитер.

Видимый угловой диаметр Юпитера колеблется от 32", когда Юпитер находится в наибольшем растоянии от Земли (960 млн. км) до 52", когда он максимально приближается к нам (587 млн. км). Даже когда Юпитер находится в максимальном удалении, при небольшом увеличении в 60 раз, он кажется нам в телескоп таким же, какой мы видим Луну простым глазом. Предположим теперь, что мы наблюдаем Юпитер в телескоп среднего размера. Мы увидим яркий диск, пересечённый рядом тёмных полос, расположенных в виде более или менее параллельных поясов. Диск этот не имеет вида точной окружности; он заметно сжат, причём малая его ось проходит под прямым углом к параллельным поясам. Это сжатие обнаруживает, что Юпитер находится в состоянии быстрого вращения. Если сжатие планеты вызывается ее вращением, то малая ось является осью вращения. Таким образом, полосы Юпитера параллельны его экватору. Если мы внимательно вглядимся в тёмные полосы, то увидим, что они не обладают одинаковой структурой а резко ограниченными очертаниями, но что строение их чрезвычайно сложно и все они отличаются большим разнообразием деталей. Сосредоточив внимание на какой-либо удобной и резко очерченной детали на поверхности планеты, мы заметим, что она как бы постепенно движется по её поверхности. Это кажущееся движение происходит вследствие вращения Юпитера вокруг его оси. Если мы будем наблюдать эту деталь достаточно долго, то заметим, что она исчезнет, подойдя к одному краю планеты, и затем через несколько часов снова появится у противоположного края; несколько меньше, чем через десять часов от начала наблюдений мы увидим, что эта деталь вернулась к тому положению, которое она занимала на диске вначале наблюдений. Таким образом подтверждается быстрота вращения Юпитера вокруг его оси, которую мы заподозрили, учитывая сжатие планеты, и мы обнаруживаем, что период его вращения составляет немного меньше 10 часов. Юпитер обладает, действительно, самым коротким периодом вращения из всех планет.

Если мы будем производить наблюдения в сумерках, перед тем, как небосклон потемнеет, то заметим, что центр диска Юпитера гораздо ярче, чем его края. Этот эффект менее заметен ночью при темном небе, так как из-за контраста яркости между краем диска и тёмным небом крайние участки планеты представляются нам субъективно более яркими, чем в действительности. Точные измерения яркости при помощи фотометра обнаруживают, что яркость диска быстро уменьшается к его краям и что у самого края она равняется 1/3 яркости у центра. Это явление указывает, что Юпитер обладает атмосферой: понижение яркости к краям-результат поглощения света в этой атмосфере. В случае Солнца, являющегося газообразным телом, наблюдается аналогичное понижение яркости от центра к краям диска, тогда как у Луны, т. е. у твёрдого тела, лишённого атмосферы, разницы в яркости между центром и краями не наблюдается. Если мы предпримем правильные и систематические наблюдения Юпитера, то скоро заметим, что явления, обнаруживаемые деталями на его поверхности, весьма сложны. Ещё в XVII веке было сделано наблюдение, что период вращения неодинаков для всей планеты и что экваториальные её части вращаются быстрее, чем полярные. Другими словами Юпитер не вращается вокруг своей оси, как твёрдое тело. Это даёт нам новое доказательство того, что видимые нами слои должны быть не твёрдыми, но газообразными или, возможно, жидкими. Такое же неодинаковое вращение наблюдается на Солнце, экваториальные части которого вращаются значительно быстрее полярных. Период вращения Солнца у экватора равняется 24 2/3 дня, тогда как у полюсов он равен приблизительно 34 дням. Однако, в то время как период вращения Солнца прогрессивно увеличивается от экватора к полюсам, в случае Юпитера такой закономерности не наблюдается. На нём имеется ряд различных зон, причём каждая из них довольно резко ограничена и обладает собственной скоростью вращения, и переход к смежной зоне обнаруживает как бы разрыв в непрерывности вращения.

Английский астроном-любитель, м-р Станлей Вилльямс, умерший в 1938 г., является пионером систематического и детального изучения этих движений; им установлено наличие целого ряда определённых течений в поверхностной материи Юпитера; течения определяют периоды обращения пятен или деталей, находящихся внутри них. Вилльямс показал далее, что такие течения имеют постоянный характер, хотя время от времени наблюдаются колебания в скорости их движения. Результаты, полученные Вилльямсом, дали толчок к изучению поверхностных пятен Юпитера, и планета находится с тех пор под систематическим наблюдением преданной своему делу группы астрономов-любителей; они составляют «Секцию Юпитера» Британской астрономической ассоциации; наиболее известным из её членов являлся Т. Э. Р. Филиппс, в течение тридцати лет руководивший работой секции. Два изображения Юпитера, сделанных Филиппсом, воспроизведены на рис. 7 вместе с двумя фотографиями, снятыми на 36-дюймовом рефракторе Ликской обсерватории.

Все эти наблюдения подтвердили неизменный характер установленных Вилльямсом одиннадцати течений. Наиболее значительным из всех является большое экваториальное течение, захватывающее зону шириной от 15000 до 25000 км с периодом вращения немного более 9 ч. 50 м. Периоды вращения других течений колеблются между 9 ч. 55 м. и 9 ч. 56 м.; они не находятся в зависимости от широты. Распределение течений различно в обоих полушариях; разница в периодах вращения отдельных течений, конечно, очень невелика, в она, разумеется, во много раз меньше разницы в скоростях вращения различных частей Солнца. Однако, все они вполне отчётливы и настолько определённы, что хорошо очерченные детали в соседних течениях могут обгонять друг друга в результате различных скоростей течений, с относительной скоростью порядка 300 км/час.

Хотя различные течения носят установившийся характер, их расположение, а также скорости вращения могут меняться из года в год. Такие изменения были установлены наблюдениями Вилльямса, Филиппса и других и не могут быть приписаны ошибкам наблюдений. Движение течений, пятен и других связанных с ними деталей обычно происходит почти полностью в направлении, параллельном экватору, хотя по временам наблюдались пятна, движение которых носило круговой характер.

Большинство деталей, видимых на Юпитере, недолговечно. Некоторые из них исчезают весьма быстро, другие держатся несколько недель, а в редких случаях и месяцев. Едва ли можно сомневаться в том, что это какие-то атмосферные явления. Их вид заставляет предполагать, что это могут быть облака, состоящие из капелек сконденсированных паров, плывущие в атмосфере Юпитера.

Впрочем на Юпитере имеется несколько деталей гораздо более постоянного характера. Самая замечательная из них— это большое Красное Пятно. Оно наблюдалось в 1878 г. и с тех пор было видимо постоянно; однако, внешний вид его меняется очень сильно; иногда оно бросается в глаза своим поразительным кирпичнокрасным цветом, но иногда теряет свою окраску и бледнеет настолько, что становится почти незаметным. Нормально оно имеет овальную форму, простираясь примерно на 50000 км в длину при ширине в 11000 км; его длинная ось параллельна экватору; от времени до времени форма его видоизменяется, и оно становится круглее. По изученшо старинных рисунков и наблюдений Юпитера было сделано заключение, что Красное Пятно наблюдалось ещё в 1831 г. и что это, возможно, есть та же самая деталь, которую наблюдал Гук (R. Hooke) в 1664 г. Появление Пятна в 1878 г. последовало вслед за периодом относительной его бледности. Одно время считалось, что Красное Пятно представляет собой часть поверхности Юпитера, видимую сквозь разрыв в облаках, или что оно каким-то образом связано с его твёрдой оболочкой, или же имеет к ней то или иное отношение; предполагалось, например, что это может быть облако или клубы дыма и пыли, нависшие над действующим вулканом Юпитера. Однако, установлено, что период вращения пятна подвержен большим и неправильным колебаниям; поэтому его невозможно отнести к твёрдой поверхности планеты.

Другая деталь известна, как Южное Тропическое Возмущение. Это-тёмная зона длиной около 70000 км, лежащая в поясе Юпитера прямо на юг от Красного Пятна; в первый раз она была обнаружена в 1901 г. Её вращение несколько быстрее вращения Красного Пятна; таким образом, продвигаясь с относительной скоростью в несколько километров в час, она обгоняет его через промежутки времени, которые в начале были равны примерно двум годам, а затем постепенно удлинялись. Когда Южное Возмущение обгоняет Красное Пятно; оно как бы стремится увлечь его за собой и действительно достигает этого на протяжении нескольких тысяч километров, после чего Пятно возвращается к своему первоначальному положению.

Полосы Юпитера богаты красками и в некоторых случаях краски эти весьма ярки. Преобладают здесь красный, оранжевый и коричневый цвета, однако наблюдаются также оливково-зелёный и синеватый оттенки. Цвет полос изменчив; при этом изменения его в обоих полушариях происходят как бы в противоположных направлениях. Если в одном полушарии цвет полос обнаруживает красный оттенок в максимуме, то в другом-они бесцветны или слегка синеваты, и обратно; в промежуточные периоды преобладающим оттенком в обоих полушариях является умеренно красный.

Почти до самых последних лет предполагалось что Юпитер раскалён докрасна и что яркие цвета в полосах его поверхности обусловливаются наличием раскалённых паров, поднимающихся в атмосферу от почти расплавленной массы. Однако, известно, что Юпитер не настолько горяч, чтобы светиться достаточно ярким собственным светом; действительно, иногда тот или иной из его спутников проходит между планетой и Солнцем; когда это случается, тень от спутника отбрасывается на поверхность планеты; эти тени оказываются совершенно чёрными; но этого не могло бы быть, если бы поверхность Юпитера заметно светилась. Наблюдениями за последние 25 лет доказано, что предположение о высокой температуре Юпитера мало обосновано. Непосредственные измерения показывают, что большая часть излучения, доходящего до нас от Юпитера, представляет собой просто отражённый солнечный свет; небольшая же часть, являющаяся действительным излучением планеты, обнаруживает, что температура поверхности Юпитера очень низка, именно около — 140° С. Такая температура очень близка к той, которую следовало бы ожидать у планеты, находящейся на расстоянии Юпитера от Солнца, если поверхность её нагревается только солнечным излучением (см. таблицу на стр. 62). Из этого можно ваключить, что между излучением, получаемым Юпитером от Солнца, и излучением, испускаемым им в пространство, существует строгое равновесие, так что если вообще и остаётся, то лишь очень небольшой остаток излучения, который можно отнести за счёт тепла, исходящего из внутренних частей самой планеты,

Вид Сатурна в телескоп, если не говорить пока о его кольцах, в общих чертах аналогичен виду Юпитера. Поверхность Сатурна отмечена яркими и тёмными полосами, параллельными экватору планеты. Однако, в то время как у Юпитера эти полосы имеют очень неправильные очертания, отличаются множеством деталей в виде ярких и тёмных пятен и, сверх того, подвержены быстрым изменениям, полосы Сатурна имеют правильную форму, неясно очерчены и обнаруживают очень мало деталей, пятен и других неправильностей. Вследствие этого получить данные о периоде вращения Сатурна, а также об изменениях скорости его вращения в зависимости от широты, было не столь просто. Однако, от времени до времени на Сатурне появляются белые пятна, которые иногда остаются видимыми в течение длительного времени. Такое пятно наблюдал в 1794 г. сэр Вильям Гершель. Это дало ему возможность определить период вращения планеты. Он оказался равным 10 ч. 16 м.; таким образом, Сатурн вращается несколько медленнее Юпитера. Иногда наблюдались и другие пятна, хотя, вообще говоря, довольно редко. Самое заметное из когда-либо наблюдавшихся на Сатурне пятен появилось в 1933 г. и было впервые отмечено м-ром Вилл Хэй в Лондоне. Это пятно, так же как и наблюдавшееся Гершелем в 1794 г., находилось у экватора, и периоды их вращения совпадали. Так же как и в случае Юпитера, чем выше широта, тем медленнее вращение; однако, изменения с широтой гораздо сильнее у Сатурна, чем у Юпитера. Период вращения пятна, открытого Барнардом на 36° северной широты, оказался равным 10 ч. 38 м.

Так же как и у Юпитера, края диска Сатурна гораздо бледнее его центра, что свидетельствует о присутствии мощного слоя атмосферы. Диск его тоже очень заметно сжат, и малая ось является осью вращения. Сжатие диска ещё более значительно, чем у Юпитера. Сатурн, фактически — самая сжатая из всех планет. Это также является признаком наличия атмосферы большой толщины. Сатурн имеет окраску не так, ярко выраженную, как Юпитер. Его экваториальная зона обычно бывает яркожёлтого цвета, а на полюсах имеются темноватые шапки, зеленоватого оттенка. Измеренная температура Сатурна очень низка,-155° С, т. е. примерно на 15° ниже, чем у Юпитера, что и соответствует его большему расстоянию от Солнца.

При телескопическом наблюдении кольца Сатурна придают ему совершенно исключительный и вызывающий изумление вид. В нашей дискуссии условий на Сатурне, в смысле возможности существования на нём жизни, мы в сущности не имеем основания изучать его кольца: они не являются твёрдыми телами и поэтому не могут служить обиталищем жизни. В 1859 г. Кларк Максвелл показал, что кольца Сатурна не могли бы существовать, если бы они не состояли из огромного множества мелких частиц. Будь они твёрдыми, жидкими или газообразными, они не могли бы обладать устойчивостью и разбились. Поэтому кольца Сатурна можно считать состоящими из множества маленьких лун, обращающихся вокруг планеты. Закон, управляющий всеми этими движениями, есть прямое следствие действия силы всемирного тяготения: он приводит к тому, что на наружных путях движение медленнее, чем на внутренних. Это было подтверждено наблюдениями Килера в 1895 г. На кольцах Сатурна, конечно, нет никаких деталей, которые могли бы служить к измерению скорости их вращения; однако частота или длина волн света, получаемого от движущегося источника, зависит от его скорости, и Килер использовал это обстоятельство для исследования вращения колец. Мы почти не сомневаемся в том, что мелкие тела, из которых состоит система колец Сатурна, являются осколками бывшего его спутника; этот спутник слишком приблизился к планете и поплатился за это: притягательное действие Сатурна раздробило его на мелкие куски.

Две остающиеся большие планеты-Уран и Нептун— находятся на столь значительном расстоянии от Солнца, что мы не можем узнать о них много непосредственными наблюдениями в телескоп. Угловой диаметр Урана при среднем расстоянии от Солнца равен 4"; таков же угловой диаметр монеты в пол-пенса (около 3 см линейно), помещённой на расстоянии в полтора километра от наблюдателя. Угловой диаметр Нептуна равен половине углового диаметра Урана. Тёмной ночью при ясной погоде Уран можно видеть простым глазом как звезду шестой величины; Нептун недостаточно ярок и простым глазом не наблюдается. В телескоп обе планеты обнаруживают небольшие диски зеленоватого цвета морской воды. Диск Урана определённо сжат; диск Нептуна представляется круглым. При весьма благоприятных условиях некоторые наблюдатели замечали на Уране очень неясные полосы, параллельные экватору; они напоминают полосы Сатурна, как бы видимые с очень большого расстояния. Никаких достаточно ясных деталей, которые могли бы служить к определению периода вращения Урана, не замечается. Однако, спектроскопические наблюдения позволили определить, что он равен 10 3/4 часам. Можно думать что это определение достаточно точное, так как было найдено,что яркость Урана слегка колеблется, с периодом в 10 ч. 40 м. Изменения яркости, таким образом, синхронны с вращением планеты; они указывают на то, что если бы было возможно наблюдать Уран с более близкого расстояния, то мы увидели бы существенные различия в структуре поясов в разных долготах. Нептун вращается медленнее всех планет гигантов; его период-15 ч. 40 м.— определён спектроскопически. Наблюдения яркости Нептуна обнаружили, что она подвержена небольшим и правильным колебаниям; их период равен приблизительно половине периода вращения, т. е. 7 ч. 15 м. Краткость периода вращения Нептуна было трудно связать с некоторыми теоретическими соображениями, касающимися орбиты его спутника. В настоящее время установлено, что на поверхности планеты должны быть две области, расположенные приблизительно диаметрально противоположно, у которых яркость превышает яркость остальной поверхности планеты. Из тех же самых теоретических соображений можно определить сжатие Нептуна. Оно оказывается значительным, хотя и меньше, чем у других планет-гигантов. То немногое, что нам удалось узнать при помощи непосредственных наблюдений Урана и Нептуна, подтверждает, как мы, впрочем, и предполагали, общее сходство между этими двумя далекими планетами и двумя более близкими-Юпитером и Сатурном. Измерения температуры Урана показывают, что она ниже -180°, Температура Нептуна должна быть ещё ниже, но она не определялась непосредственным наблюдением.

Мы можем вычислить массы всех планет-гигантов с большой точностью благодаря тому, что все они имеют спутников. Единственное, что требуется для этого, есть период обращения спутника вокруг центрального тела и расстояние между ними; из этих данных при помощи закона всемирного тяготения определяется масса планеты. Зная её объём, мы можем вычислить и её среднюю плотность. Для четырёх планет-гигантов она оказывается изумляюще малой. Средняя плотность Земли равна 5,5 (по отношению к воде); средняя плотность Луны меньше: она равна 3,5. Это вызывает предположение об образовании Луны из менее плотных внешних областей Земли. Было даже высказано предположение, что Луна отделилась от Земли в том месте, где теперь находится Тихий океан, во много раз превышающий своими размерами все другие океаны Земли. Однако, эта гипотеза весьма сомнительна, так как имеются веские теоретические соображения против того, чтобы Луна и Земля могли когда-либо составлять единое тело. Средние плотности Меркурия, Венеры и Марса имеют значения промежуточные между плотностью Земли и Луны.

Если же мы обратимся к планетам-гигантам, то найдём значительно меньшие плотности: 1,34 у Юпитера; 0,71 у Сатурна; 1,27 у Урана и 1,58 у Нептуна (все по отношению к воде). Весьма малая плотность Сатурна, — меньше чем 3/4 плотности воды, -особенно удивительна; она равна всего лишь половине плотности Солнца, которое является газообразным телом. Так как средние плотности этих планет значительно ниже плотностей любой горной породы и так как известно, что эти планеты обладают обширными атмосферами, то остаётся лишь одно очевидное объяснение-именно, что атмосферы планет-гигантов должны быть действительно весьма протяжёнными. Значительная часть видимого диаметра этих планет должна быть поэтому отнесена за счёт их глубоких атмосфер. Таким образом, наше предположение, что у массивных планет должны иметься обширные атмосферы, этим вполне подтверждается.

Температуры планет-гигантов чрезвычайно низки. Влага, входившая в состав их атмосфер, когда их температуры были гораздо выше, чем теперь, должна была сконденсироваться, образуя океаны, по мере того, как планеты охлаждались. На более поздних стадиях, т. е. при дальнейшем охлаждении, эти океаны вымерзли, образовав ледяную кору на поверхности планет. Как указал д-р Джеффрис, можно допустить, что эти планеты состоят в основном из центрального ядра, сложенного из скалистых пород и сходного в общих чертах с таким же ядром Земли, в приблизительно одинаковой с ним средней плотности, но окружённого ледяной оболочкой большой толщины, над которой расположена весьма обширная атмосфера. Мы не в состоянии проникнуть на достаточную глубину в эти атмосферы, для того чтобы увидеть ледяные оболочки планет, но у нас имеется достаточная уверенность в том, что они существуют.

Если мы представим себе, в силу всего сказанного, что планеты-гиганты разделяются на три области, существенно различные по своей плотности: центральное плотное ядро, ледяной покров и атмосфера ещё меньшей плотности, то оказывается возможным сделать приблизительную оценку протяжённости каждой из этих областей, а также и средней плотности атмосферы. Все эти оценки нужно, конечно, подчинить условию, чтобы они приводили к правильному значению средней плотности планеты в целом и к той величине сжатия планеты, которая для неё определяется из наблюдений. Согласно вычислениям д-ра Р. Вильдта радиус скалистого ядра Юпитера равен приблизительно 35000 км, так что оно занимает всего 1/8 часть объёма, соответствующего видимому диску планеты. Ледяной покров имеет толщину приблизительно в 25000 км, а глубина атмосферы равна около 10000 км. Для Сатурна соответствующие числа ещё более удивительны. Радиус его скалистого ядра равен приблизительно 30000 км; ядро покрыто ледяной корой примерно в 10000 км толщины; над ними распростирается атмосфера на высоту в 25000 км. Атмосфера Сатурна, таким образом,— самая мощная из атмосфер всех планет, как абсолютно, так и относительно к их объёмам; этим объясняется, почему платность Сатурна меньше, чем у всех остальных планет, в то время как сжатие его диска — наибольшее среди всех планет. Интересно отметить, что общий вес атмосферы Сатурна равен примерно весу его скалистого ядра. Данные, относящиеся к обеим далёким планетам, Урану и Нептуну, несколько менее достоверны; ледяной покров на каждой из них имеет примерно 10000 км толщины, а глубина атмосферы составляет 5000 км у Урана и 3000 км у Нептуна. Эти числа не могут считаться точными, но нет сомнения в том, что в целом они дают верное изображение строения планет-гигантов.

Из самого факта значительной протяжённости атмосфер этих планет вытекают некоторые интересные следствия. Давления на дне этих атмосфер должны быть весьма велики. Так, например, на дне атмосферы Юпитера давление в миллион раз превосходит давление на дне земной амосферы, т. е. на поверхности Земли. На сравнительно малой глубине в атмосфере давление достаточно велико для того, чтобы сжать любую газообразную составляющую этой атмосферы до плотности, приблизительно равной плотности соответствующего твёрдого или жидкого вещества. Вильдт установил, например, что на дне атмосфер давление достаточно велико для того, чтобы привести в твёрдое состояние даже и так называемые постоянные газы, включая водород и гелий. Нам известно очень немногое о свойствах вещества при таких огромных давлениях; если бы мы знали больше, нам, вероятно, было бы легче понять некоторые загадочные явления, обнаруживаемые в атмосфере Юпитера,-явления, на которых мы уже останавливались выше и дали их краткое описание.

Мы говорили об обширных атмосферах планет-гигантов, и теперь мы пришли к удивительному заключению, а именно, что уже на относительно небольшой глубине внешнего слоя со слабой плотностью давление делается достаточно высоким для того, чтобы сжатие вызвало переход газообразных составляющих в твёрдое или жидкое состояние. Поэтому термин «атмосфера» для этих планет является несколько несоответственным действительному положению вещей: было бы правильнее говорить о внешнем слое малой плотности; этот слой перестаёт быть газообразным, вероятно, уже на глубине в несколько сот километров.

Средние плотности внешних слоев невелики; по вычислениям Вильдта они равны: 0,78 для Юпитера и 0,41 для Сатурна. Это позволяет исключить значительное число возможных составляющих, потому что плотности всех известных газов в твёрдом или в жидком состоянии больше чем 0,3, за исключением водорода и гелия. Так, например, плотность замерзшего кислорода равна 1,45, азота 1,02 и аммиака 0,82. Кроме водорода и гелия имеются только два газа, плотность которых в жидком или твёрдом состоянии меньше, чем плотность значительной части внешних слоев Юпитера: это два углеводорода, именно метан (болотный газ) и этан. Повидимому, нам никак не удастся избежать заключения о том, что внешние слои планет-гигантов должны содержать значительные количества жидкого или твёрдого водорода и гелия.

Этот вывод находится в полном соответствии и с более общими предположениями и допущениями. Теперь обычно считают, что планеты тем или иным способом образовались из Солнца, так что их первичный состав должен был быть в общем подобен составу его внешних слоев. Но в последние годы наши сведения о составе внешних слоев Солнца значительно расширились. Главным компонентом их является водород. Действительно, Солнце, повидимому, на 1/3 своего веса состоит из водорода. Следующими компонентами, в порядке их изобилия в Солнце, являются гелий, кислород, углерод, а вслед за ними азот, кремний и металлы. Так как наиболее массивные планеты-и в первую очередь планеты-гиганты, оказываются в состоянии удержать лёгкие компоненты их первичных атмосфер, то естественно считать, что значительные количества водорода и гелия заключены в их атмосферах и по настоящее время. Однако, ещё не имеется способов подтвердить эти выводы наблюдением.

Спектры планет-гигантов весьма интересны; из них можно вывести некоторые заключения о составе внешних слоев их атмосфер. В ранние эпохи применения спектрального анализа к астрономии Гэггинс обнаружил визуальным исследованием спектра Юпитера, что в нём имеется резкая полоса поглощения в оранжевой части и несколько более слабых полос в зелёном. Эти полосы наблюдаются в спектре Сатурна ещё более сильными, чем у Юпитера; они отсутствуют в спектре кольца Сатурна, и это является убедительным доказательством того, что они возникают в его атмосфере. Почти все эти полосы, и ещё большей интенсивности, имеются в спектрах Урана и Нептуна; к ним присоединяется ещё и ряд других. Таким образом, продвигаясь в ряду планет от Юпитера к Нептуну, мы отмечаем большое усиление селективного поглощения света в жёлтой, красной и инфракрасной областях спектра. Для Урана и Нептуна это поглощение настолько сильно, что большая часть жёлтой и красной области их спектров почти уничтожается поглощением; именно этой потерей света большой длины волны и объясняется, что обе эти планеты кажутся зелёными при наблюдении их в телескоп. В новейших исследованиях д-ра Слайфера на обсерватории Флагстафф, в штате Аризона, удалось проследить спектры планет-гигантов до ещё больших длин волн в далёкой инфракрасной области; при этом и здесь обнаружено много сильных полос поглощения.

В ту эпоху, когда эти поглощения были обнаружены в спектрах больших планет, и даже 60 лет спустя, причина их была совершенно необъяснимой: их никогда не удавалось наблюдать в каком-либо спектре в лабораторных условиях; в течение многих лет они оставались одной из неразрешённых загадок спектроскопии. Ключ к их отождествлению был найден только в 1932 г. из чисто теоретических соображений. Путём изучения молекулярных спектров д-р Вильдт пришёл к выводу, что некоторые из этих полос поглощения по длине волны совпадали о теми, которые должны быть налицо в спектре аммиака, в то время, как ряд других соответствовал по длине волны тем полосам, которые должны наблюдаться в спектре метана или болотного газа-того газа, который выделяется гниющей растительностью и известен углекопам как смертоносный гремучий газ. Все эти выводы, основанные на теоретических рассуждениях, были затем подтверждены и в лабораторных работах; причина, почему этих полос не удавалось ранее наблюдать в лабораторных условиях, прежде чем теория не дала указаний них отождествлению, заключается в том, что требуется весьма значительное количество этих газов для того, чтобы эти полосы появились с достаточной интенсивностью и могли бы быть легко наблюдаемы.

После того как природа этих полос прглощения была подтверждена в лабораториях, и все поглощения, вызываемые аммиаком и болотным газом, были подробно исследованы, д-р Дэнгэм получил фотографии спектров планет-гигантов при помощи 100-дюймового рефлектора обсерватории Моунт-Вильсон; оптическая сила этого инструмента значительно превосходила ту, которая была в своё время в распоряжении д-ра Сляйфера. Более детальное изучение спектров, полученных с помощью этого гигантского телескопа, обнаружило полное и точное совпадение спектров аммиака и болотного газа, полученных в лаборатории, с полосами поглощения в спектрах планет-гигантов.

Сопоставляя интенсивность поглощения в спектре Юпитера с интенсивностью полос поглощения, получаемых при прохождении светового луча через трубку определённой длины, наполненную аммиаком при атмосферном давлении, д-р Дэнгэм пришёл к заключению, что количество аммиака, вызывающего полосы поглощения в спектре Юпитера, соответствует слою толщиной в 9 м при нормальных условиях температуры и давления. Количество аммиака в атмосфере Сатурна не так велико, как у Юпитера, и полосы поглощения аммиака в спектре Сатурна слабее, чем у Юпитера. В спектрах Урана и Нептуна аммиака не найдено.

В спектрах всех четырёх планет-гигантов полосы поглощения метана значительно сильнее полос поглощения аммиака, и, как мы уже заметили, Уран и Нептун имеют зелёную окраску потому, что жёлтая и красная часть их спектров в значительной мере срезаются весьма сильным поглощением в этих длинах волн. Д-ра Эдель и Слайфер показали в 1935 г., что столб болотного газа в 14 м высоты и при давлении в 40 атмосфер даёт полосы поглощения, интенсивность которых промежуточная между интенсивностью полос в спектре Юпитера и в спектре Сатурна. Значительно более сильное поглощение, вызываемое болотным газом в спектрах обеих еще более далёких планет, Урана и Нептуна, объясняется, повидимому, их более низкой температурой. При тех температурах, которые господствуют на этих планетах, весь аммиак в их атмосферах должен был вымерзнуть; отсюда понятно, почему он не был обнаружен в спектрах Урана и Нептуна. Таким образом, в атмосфере этих планет нет облаков, образованных капельками жидкого аммиака или кристалликами замерзшего аммиака, но в атмосферах Юпитера и Сатурна такие облака должны существовать; поэтому нам удаётся проникнуть в атмосферы Урана и Нептуна значительно глубже, чем в атмосферу Юпитера или Сатурна. Эдель и Слайфер нашли, что потребовался бы слой в 40 км болотного газа при атмосферном давлении для того, чтобы вызвать поглощение его такой силы, как наблюдаемое в спектре Нептуна. Если припомнить, что эквивалентная толщина земной атмосферы при атмосферном давлении составляет всего 8 км, то здесь перед нами прямое и убедительное доказательство существования атмосферы значительно более протяжённой, чем у Земли.

Можно было бы ожидать, что поскольку метан является столь важным компонентом атмосфер планет-гигантов, то и другие газообразные углеводороды должны находиться в их атмосферах. В них искали этан, этилен, ацетилен, но тщетно. Аммиака и болотного газа достаточно для объяснения всех полос поглощения, обнаруженных в спектрах планет-гигантов, так что и не остаётся полос, которые надо было бы объяснять наличием иных газообразных компонентов.

Газообразные атмосферы четырёх планет-гигантов, образующие верхние области их внешних и относительно лёгких слоев, оказываются, таким образом, существенно отличными от атмосферы Земли. В этих атмосферах гелий и водород должны присутствовать в больших количествах. Из-за низкой температуры отсутствует углекислый газ; едва ли имеется свободный азот, и несомненно отсутствует свободный кислород.

Каким же образом получилось, что атмосферы, которые мы обнаруживаем на этих планетах, находятся в столь странном несоответствии с той, к которой мы привыкли на Земле? Можем ли мы объяснить происхождение подобных атмосфер? В общих чертах мы в состоянии дать удовлетворительный ответ на эти вопросы и показать, что изумляющее нас различие между составами атмосфер планет-гигантов и атмосферой Земли является результатом того, что эти планеты оказались в состоянии удержать весь их водород, тогда как значительная часть водорода, имевшегося в первичной атмосфере Земли, улетучилась из этой атмосферы в те эпохи, когда Земля была ещё горяча.

Рассмотрим, каков должен был быть естественный ход вещей при остывании одной из планет-гигантов. По мере постепенного падения температуры от её начального высокого значения, должно было наступить такое состояние, при, котором началось ожижение газообразных масс; оно должно было бы привести к образованию жидкого ядра, окружённого обширной газовой атмосферой. В присутствии водорода и в условиях высокой температуры, окислы железа восстанавливаются, с образованием металлического железа. Таким образом, большая часть железа должна была перейти в жидкое ядро, а освободившийся кислород поступить в атмосферу. Окислы остальных важнейших компонентов пород, включая калий, натрий, магний, кальций и кремний, не восстанавливаются в присутствии водорода при высокой температуре. Поэтому они должны были вступать в соединения, образуя жидкие массы пород, вообще говоря, подобных по их составу породам земным. При дальнейшем охлаждении должно было начаться отвердение скалистой оболочки; но жидкое ядро из расплавленного железа продолжает существовать; атмосфера на этой стадии должна состоять из водорода, гелия, кислорода, азота, углерода и небольших количеств инертных газов, а также серы, хлора и других элементов.

По мере остывания планеты должны были вступать в действие химические процессы. Углерод частично соединялся с кислородом, с образованием углекислого газа. Остатки кислорода могли частично соединиться с водородом (который, как мы помним, был значительно преобладающим компонентом атмосферы), образуя водяной пар. В этот период атмосфера должна была состоять по преимуществу из водорода, гелия и других инертных газов, из углекислого газа и водяного пара. К этому времени температура атмосферы должна была упасть, скажем, примерно до 1000° С.

Углекислый газ при подходящих условиях может соединяться с водородом, с образованием болотного газа и водяного пара. Но, говоря языком химиков, эта реакция обратима. При других условиях она может итти в обратном направлении; тогда болотный газ связывается с водяным паром и образует углекислый газ, с выделением свободного водорода. Образование болотного газа сопровождается уменьшением объёма; поэтому для него благоприятно высокое давление, между тем как высокая температура способствует течению этой реакции в обратном направлении. При температуре в 1000°С и при сравнительно низких давлениях, которые должны были тогда преобладать на планете, смесь углекислого газа и водорода, вообще говоря, имеет тенденцию оставаться устойчивой; но при падении температуры образование болотного газа усиливается. Когда температура упала до 300° С практически весь запас углекислого газа должен был превратиться в болотный газ. По этим причинам наличие болотного газа (метана) в атмосфере планет-гигантов и можно было предвидеть.

Мы уже указывали, что в атмосфере планет-гигантов не обнаружено следов других углеводородов, как, например, ацетилена, этана, этилена и т. п. Однако, эти углеводороды тоже могут образовываться из углекислого газа и водорода. Чем же можно объяснить их отсутствие? Объяснение заключается в том, что молекулы этих веществ легко распадаются под действием ультрафиолетового излучения и, кроме того, подвергаются атакам атомов водорода, разламывающих углеродные цепочки. В результате таких процессов высшие углеводороды должны быть совершенно разрушены в течение времени, короткого по сравнению с возрастом планет; конечным продуктом этих реакций является образование метана. Молекулы метана, в свою очередь, разрушаются действием ультрафиолетового излучения; но в атмосфере, содержащей водород, метан образуется вновь. Когда имеется достаточный запас водорода-как это несомненно в отношении атмосфер планет-гигантов,-всё это приводит к устойчивому состоянию, в котором молекулы метана непрерывно разрушаются и образуются вновь, так что в атмосфере сохраняется постоянный запас метана.

Высказывалось предположение, что образование метана и водяного пара из углекислого газа и водорода при температуре около 300° С может быть значительно усилено соответствующими активаторами. Подходящим агентом для этого могут служить частично восстановленные окислы железа; они могут обеспечить возможность быстрого превращения всего наличного углекислого газа.

Когда температура планеты опускалась ещё ниже, могли происходить соединения между атмосферным азотом и некоторой частью водорода, с образованием аммиака. Такая реакция также является обратимой, и аммиак может распасться на азот и водород. Чем ниже температура и чем выше давление, тем больше будет концентрация образующегося аммиака. Было показано, что присутствие метана должно препятствовать распаду аммиака. В результате получается, что при падении температуры ниже 200° С приблизительно, отношение содержания в атмосфере-свободного азота к аммиаку должно быстро убывать.

Планета продолжает остывать, и в конце концов, начинает конденсироваться водяной пар; в последующей стадии из него образуется весьма глубокий океан. При конденсации водяной пар увлекает за собой в раствор и аммиак, и, таким образом, воды океана оказываются сильно щелочными, с большим содержанием аммиака. Соединения водорода с серой и хлором,-как, например, скверно пахнущий сернистый водород,-которые могли находиться в атмосфере, теперь тоже должны перейти в раствор. При дальнейшем падении температуры наступает стадия, когда океан замерзает. Можно отметить, что раствор, содержащий одну часть аммиака на две части воды, замерзает при температуре -100° С; планеты-гиганты теперь холоднее этого.

В конечном состояния, когда планета остынет приблизительно до той температуры, которую она имеет теперь, главным компонентом её атмосферы является водород; гелий тоже содержится в ней в значительном количестве, а аргон, неон и прочие редкие газы-в меньших пропорциях. Но ни водяного пара,-который весь вымерз,-ни углекислого газа, ни азота в ней содержаться не может. Метан может присутствовать в значительном количестве, но аммиак в умеренном, так как большая его часть перешла в раствор. На планетах столь холодных, как Уран и Нептун, остаточный аммиак должен выпасть в виде твёрдого осадка; даже в атмосфере Юпитера он находится в состоянии, близком к точке выпадения твёрдой фазы.

Этим результатом можно воспользоваться для приближённой оценки наименьшей возможной температуры видимой поверхности Юпитера. Количество аммиака в атмосфере Юпитера оценивается как эквивалентное слою толщиной в 18 м при нормальных условиях. Для того количества аммиака, которое наблюдается теперь в атмосфере Юпитера, существует определённая температура, ниже которой этот газ не мог бы оставаться в его атмосфере; он частично выпал бы из неё, под действием собственного веса. Из теоретических соображений можно показать, что в атмосфере, состоящей преимущественно из водорода, самая низкая температура, при которой возможно наличие указанного количества аммиака, равна -120° С. Это находится в хорошем соответствии с температурой Юпитера, определённой непосредственными наблюдениями. Количество аммиака в атмосфере Сатурна меньше, чем у Юпитера; оно соответствует температуре, приблизительно на 15°С более низкой, и это, в свою очередь, согласуется с непосредственными определениями температуры Сатурна.

Таким образом, из чисто теоретических соображений мы должны предположить у планет-гигантов наличие атмосфер, которые весьма близко соответствуют тому, что нам раскрывают наблюдения. Решающее значение для их интерпретации имеет значительный избыток водорода; именно обилием водорода объясняется резкое различие между атмосферами этих планет и атмосферой Земли. Состав этих атмосфер в его общих чертах нами разъяснён вполне, и те же самые рассуждения могут быть применены к любой массивной планете. Мы должны предполагать у них наличие весьма обширных атмосфер, содержащих водород, гелий и болотный газ но отнюдь не кислород.

Конечно, остаётся выяснить еще много деталей, как, например, природу полос Юпитера или Сатурна, природу Красного Пятна и Южного Тропического Возмущения на Юпитере, так же как и разнообразие оттенков окраски, наблюдаемых на поверхности Юпитера; эта окраска от белой изменяется к коричневой и розовой. Высказывались предположения, что эти цвета могут быть вызваны образованием небольших количеств многоцветных соединений, содержащих натрий. Известно, что натрий имеется в небольших количествах в атмосфере Земли, на очень большой высоте; можно предположить, что он захвачен Землей в её движении вместе с Солнцем в мировом пространстве, так как известно, что натрий в очень малых количествах имеется в межзвездном пространстве. Если это так (но это ещё нельзя считать прочно установленным), то наличие натрия во внешних слоях атмосферы Юпитера можно объяснить такими же соображениями. Все эти попытки пояснить, разнообразие окраски Юпитера можно рассматривать в настоящее время лишь как простые догадки; но мы остановились на них здесь, чтобы показать, в каких направлениях теперь стремятся найти причину явлений, остающихся ещё очень загадочными. Одно из возможных объяснений Красного Пятна было недавно предложено Вильдтом. Он предполагает, что Пятно может представлять собой обширное твёрдое тело, плавающее в океане постоянных газов. Природа этого твёрдого тела ещё неизвестна; мы можем считать его подобным айсбергу, плавающему в океане; оно может состоять из твердого водорода. Пик указал, что если уровень, до которого погружается это тело, подвержен небольшим колебаниям, то ими можно объяснить изменения скорости вращения Пятна. В связи с этим он отмечает, что всегда, когда Пятно заметно темнеет, период его вращения увеличивается. Таким образом, изменения окраски могут быть сопоставлены с изменениями уровня. Повидимому, в этом направлении можно разъяснить главные явления, относящиеся к Красному Пятну. Планеты-гиганты представляют собой миры, обнаруживающие странный контраст с нашей Землёй. Это-мрачные, далёкие, замерзшие тела с огромными оболочками из льдов, содержащих аммиак; они покрыты на глубину в десятки тысяч километров твёрдыми или жидкими газами, над которыми распространяются атмосферы, лишённые водяных паров и кислорода, но содержащие большое количество ядовитого болотного газа. Очевидно, что не на этих мирах солнечной системы мы можем надеяться встретить жизнь в каких бы то ни было её проявлениях и формах. Значительные холода, сами по себе взятые, ещё не исключают возможности жизни, хотя они могут сделать очень мало вероятным её развитие; то же самое нужно сказать и о больших давлениях. Но когда эти условия сочетаются с отсутствием кислорода и влаги и с изобилием ядовитых газов, то всё это создаёт такую совокупность неблагоприятных условий,что нам приходится обратиться к другим, планетам в поисках жизни во вселенной.

ГЛАВА VII
ВЕНЕРА-БЛИЗНЕЦ ЗЕМЛИ

Из всех планет солнечной системы Венера больше, чем какая-либо иная, походит на Землю по своему объёму, массе и средней плотности; поэтому как раз на Венере мы с наибольшим основанием можем ожидать наличия условий, родственных тем, с которыми мы встречаемся на Земле.

Орбита Венеры в её движении вокруг Солнца лежит внутри орбиты Земли. Когда Венера ближе всего к Земле, её расстояние равно 42 млн. км. Ни одно другое небесное тело не подходит столь близко к Земле, исключая Луну или случайные кометы, или же некоторые малые планеты. В своём наибольшем расстоянии от Земли Венера удалена от нас на 270 млн. км. При столь значительных колебаниях её удаления от нас Венера, естественно, в некоторые периоды представляется нам гораздо более яркой, чем в другие. В эпохи её наибольшей яркости Венеру легко наблюдать невооружённым глазом при полном дневном свете. Когда я работал в Южной Африке, я однажды сидел у берега океана; взглянув случайно на небо, я увидел, как мне показалось, самолёт, летевший на большой высоте, ярко сверкавший в солнечных лучах на фоне темноголубого неба. Но, следя за ним, я заметил, что он остаётся на месте, и только тогда я понял, что смотрел не на самолёт, а на планету Венеру.

Если орбита планеты лежит вне орбиты Земли, то эта планета временами видима в течение всей ночи. Если же орбита её лежит внутри орбиты Земли, то планета в полночь не наблюдается. Её можно увидеть или вечером после заката Солнца, или утром до его восхода. Венера, по блеску, представляет собой очень заметный объект на сумеречном небе; её часто называют вечерней звездой или же утренней звездой, в зависимости от того, видна ли она после заката или перед рассветом. Греки имели для неё два названия: они называли её Фосфором, когда она появлялась в утренней заре, и Геспером, когда она была видима в вечерних сумерках. Однако, тождество утренней и вечерней звезды было известно ещё в очень давние времена Пифагора.

Допустим, что мы наблюдаем Венеру в телескоп вечер за вечером, начав эти наблюдения тогда, когда она впервые появилась низко на западной стороне неба сразу после захода Солнца; мы увидим её в виде полного, освещенного Солнцем диска; по мере того, как она затем отступает всё дальше и дальше от Солнца, в течение почти восьми месяцев, мы будем замечать, что она от вечера к вечеру становится постепенно всё ярче; её видимый диаметр увеличивается, однако, видимая нам часть её диска постепенно уменьшается. Когда она находится в наибольшем угловом удалении, или, как говорят, в наибольшей элонгации от Солнца, вид её такой же, как у Луны в четверти. После этого мы увидим, как Венера возвращается к Солнцу и принимает форму серпа, который становится всё уже и уже; однако, диаметр видимого изображения продолжает увеличиваться, и в течение некоторого времени яркость планеты всё ещё продолжает возрастать. Наибольшей яркости она достигает приблизительно через 32 дня после наибольшей восточной элонгации; в это время её фаза соответствует фазе Луны на пятый день после новолуния. Приблизительно через 10 недель после восточной элонгации Венера исчезает в лучах Солнца; яркость её значительно падает, и она видна тогда в форме большого, но очень узкого серпа. Несколько позже она появляется как утренняя звезда и проходит в обратном порядке всю последовательность описанных фаз.

Здесь стоит напомнить, что фазы Венеры были открыты в 1610 г. Галилеем; он первый мог наблюдать их в свой телескоп. Как тогда было в обычае, он объявил об открытии в виде анаграммы: Наес immatura a me jam frustra leguntur; о, у.

Разгадка этой анаграммы, в которой было зашифровано его открытие, гласила: «Cynthiae figuras aemulatur Mater Amorum» или в переводе «Мать Любви (т. е. Венера) подражает фазам Цинтии (т. е. Луны)».

Венеру и Землю называли планетами-близнецами, так как обе они очень схожи по объёму и массе. Венера несколько меньше Земли; её диаметр равен 12 400 км, диаметр Земли— 12 760 км. Таким образом, площадь её поверхности на 5% меньше поверхности Земли. Её масса составляет приблизительно 4/5 от массы Земли. Скорость убегания с поверхности Венеры только немногим меньше соответствующей скорости для Земли; поэтому можно предвидеть, что у Венеры имеется достаточно обширная атмосфера, сравнимая по своей протяжённости с атмосферой Земли.

Присутствие атмосферы на Венере легко обнаруживается наблюдениями. Когда Венера находится между нами и Солнцем и видима в фазе узкого серпа, то кончики её рогов отнюдь не находятся в противоположных точках одного и того же диаметра, как это имеет место у серпа Луны; у Венеры оба рога протягиваются глубоко вдоль окружности тёмного диска. Это означает, что на Венере имеется область сумерек; Солнце не освещает эту часть её поверхности непосредственно; оно становится видимым здесь благодаря свету, рассеянному в атмосфере. Если бы у Земли не было атмосферы, то темнота наступала бы мгновенно после захода Солнца; но рассеяние света в земной атмосфере в течение некоторого времени после того, как Солнце скрылось за горизонтом, является причиной того постепенного перехода от дня к ночи, который мы и называем сумерками.

Непосредственное доказательство присутствия атмосферы на Венере получается также и в моменты так называемых «прохождений» Венеры. Мы уже упоминали, что орбита Венеры лежит внутри орбиты Земли; поэтому иногда должно случаться, что Венера проходит как раз между Землёй и Солнцем, и мы должны наблюдать тогда, как Венера проходит по солнечному диску в виде тёмного пятна. Если бы орбиты Венеры и Земли лежали в одной и той же плоскости, то Венера проходила бы перед Солнцем каждый раз, когда она из вечерней звезды превращается в утреннюю. Однако, орбита Венеры наклонена к орбите Земли под углом приблизительно в 3 1/2°. Поэтому Венера может проектироваться на солнечный диск только тогда, когда она находится вблизи тех двух точек, где её орбита пересекает орбиту Земли. Прохождения Венеры по диску Солнца-явления довольно редкие. Два последних произошли 8 декабря 1874 г. и 6 декабря 1882 г.; оба ближайших прохождения будут 7 июня 2004 г. и 5 июня 2012 г. Когда происходит прохождение Венеры и она как раз вступает на солнечный диск, или когда она только начинает сходить с него, то край той части диска Венеры, которая находится вне Солнца, окружён яркой светящейся полосой. Это явление может быть объяснено только рассеянием света в атмосфере Венеры, Следует упомянуть, что подобное явление не наблюдается при прохождениях Меркурия по диску Солнца, так как у Меркурия нет атмосферы.

Всякий, кто наблюдает Венеру в телескоп, готов впасть в разочарование. Как мы уже говорили, мы видим её в различных фазах, наподобие Луны; величина этих фаз зависит от того, какая часть её освещённого Солнцем полушария обращена к Земле. Мы могли бы надеяться обнаружить очертания континентов и океанов на планете, которая в известных отношениях столь похожа на наш мир. Но мы обречены на разочарование. На поверхности Венеры не существует ясно очерченных деталей. На ней можно заметить только слабые, размытые пятна, да и они наблюдаются только случайно. К тому же, они очень обманчивы, так как контраст между этими пятнами и остальной частью диска настолько слаб, что они вообще едва видимы. Их описывали как «большие сумеречные пятна», и несомненно, они не постоянны. Но образования, видимые только от времени до времени, конечно, не являются деталями на поверхности планеты; они должны возникать в её атмосфере.

Венера должна быть либо покрыта постоянными слоями облаков, либо её атмосфера должна быть настолько мутной, что солнечный луч не может пройти через её толщу и выйти обратно наружу. Свет, который доходит до нас от Венеры, это либо свет, отражённый от её облачного покрова, либо рассеянный внутри атмосферы и не достигший её поверхности.

Можно было надеяться, что некоторые новые данные удастся получить, фотографируя Венеру на пластинках, очувствлённых к длинноволновому инфракрасному излучению. За последние годы достигнуты значительные успехи в фотографии на инфракрасных, или «противодымчатых», пластинках. Всякому известно, как в самый ясный день могут исчезнуть детали отдалённого пейзажа, если в воздухе-лёгкая дымка. Но если при этих условиях мы сделаем снимок местности на пластинке, специально очувствлённой к инфракрасным лучам, то многие исчезнувшие детали становятся отчётливо видимыми. Это показано на рис. 12, где даны два снимка, сделанных с вершины Моунт-Гамильтон в Калифорнии (где находится Ликская обсерватория); на обоих через ближнюю долину сняты отдалённые горные хребты. Один из снимков сделан на пластинке, чувствительной к коротким ультрафиолетовым лучам, другой-на пластинке, очувствлённой к длинноволновому инфракрасному излучению; оба они сделаны в одно и то же время, следовательно, при одинаковых условиях. На ультрафиолетовой фотографии можно видеть, как сквозь туман, лишь общий профиль горного хребта на фоне неба, но не видно ни одной из тех деталей, которые ясно обнаруживаются на инфракрасном снимке.

Поэтому мы снимаем Венеру в инфракрасных лучах, надеясь обнаружить этим способом хоть некоторые особенности, не доступные глазу. Однако, обойти Венеру этим способом нам не удаётся; она отказывается раскрыть свои тайны; на пластинке мы находим только то, что видно и нашему глазу. Инфракрасному излучению в такой же мере не удается проникнуть до поверхности и выйти наружу, как и ультрафиолетовому.

Однако, между фотографиями в ультрафиолетовых и инфракрасных лучах можно заметить одно различие. На первых обнаруживаются яркие пятна, быстро меняющие свою форму и совершенно исчезающие. На рис. 11 мы даём снимки Венеры в ультрафиолетовых лучах, показывающие некоторые из этих образований; на них видна также и быстрота их изменений. Ничего подобного не обнаруживается на снимках в инфракрасных лучах. Всё это указывает на существование дымки в атмосфере Венеры или, возможно, на очень тонкие облака на большой высоте; излучение большой длины волны проходит через них беспрепятственно, но лучи короткой длины волны либо рассеиваются, либо отражаются ими.

Венера отражает около 60% падающего на неё солнечного света. Эта значительная отражательная способность, так контрастирующая с низкой отражательной способностью Меркурия и Луны, у которых она равна приблизительно 7%, является именно такой, какую мы могли бы предположить у планеты, покрытой толстым слоем облаков. Ее видимая поверхность фактически может считаться белой-почти лишённой всякой окраски; и это опять соответствует внешнему виду облачного слоя. Оценка высоты, до которой распространяется атмосфера Венеры, может быть сделана по длине продолжений её рогов, когда Венера видима в фазе узкого серпа. Можно показать, что та часть атмосферы, в которой сумеречное освещение достаточно ярко для того, чтобы мы могли его видеть через свечение нашей атмосферы, поднимается приблизительно до 1,2 км над видимой поверхностью Венеры. Полная высота атмосферы Венеры должна быть конечно, во много раз больше этого, но слабый сумеречный эффект, вызываемый верхними разреженными слоями атмосферы планеты, теряется в свечении нашей собственной атмосферы. Тем не менее представляется вероятным, что атмосфера над видимой поверхностью Венеры менее протяжённа и менее плотна, чем атмосфера Земли. Её можно скорее сравнить с той частью земной атмосферы, которая лежит за высокими облаками. При таких условиях с помощью наблюдений ее рогов мы не можем раскрыть полную высоту атмосферы Венеры, которую могли бы сравнивать с высотой всей атмосферы Земли. Поэтому представляется правильным заключить, что то, что является для нас видимой поверхностью Венеры, есть постоянный облачный покров, лежащий на сравнительно высоком уровне над поверхностью планеты; проникнуть сквозь его толщу мы не в состоянии.

Размытые очертания пятен, видимых на Венере, и их изменчивость вызывают значительные затруднения для более или менее точного определения продолжительности суток на Венере. Выводы, к которым приходили различные наблюдатели, неодинаковы и в известной степени противоречивы. Некоторые полагали, что продолжительность суток на Венере почти равна суткам на Земле; другие утверждали, что Венера всегда обращена одной стороной к Солнцу, как это имеет место у Меркурия, так что сутки на ней длятся столько же, сколько и её год, равный 225 нашим дням. По всей вероятности истина лежит между этими крайними оценками. У Меркурия ещё до отвердения планеты действие приливов, вызывавшихся на ее поверхности Солнцем, затормаживало скорость её вращения до тех пор, пока период вращения вокруг оси не сделался равным периоду её обращения вокруг Солнца, в силу чего планета и обращена к нему всегда одной и той же стороной. Аналогично этому, приливы, которые вызывало на Луне действие Земли, замедляли её вращение, пока она не осталась повёрнутой к Земле всегда одной и той же стороной. Но те приливы, которые возбуждались на Венере гравитационным действием Солнца, должны были быть значительно слабее приливов на Меркурии, так как Венера находится на значительно большем расстоянии от Солнца. Приливообразующая сила уменьшается пропорционально кубу расстояния; на расстоянии Венеры она приблизительно в шесть раз слабее, чем на расстоянии Меркурия. Поэтому можно предвидеть, что вращение Венеры должно было быть в некоторой степени замедлено торможением приливов, которые возбуждало на ней Солнце; однако, их эффект не мог быть достаточно силён, чтобы она оставалась теперь всегда повёрнутой к Солнцу одной и той же стороной.

Не может подлежать сомнению, что период вращения Венеры должен быть длиннее наших суток. Если бы её вращение было столь быстрым, то его было бы легко обнаружить, сравнивая спектры западного и восточного краёв диска планеты. Относительная скорость движения этих краёв (из которых один приближается к Земле, а другой удаляется) вызвала бы некоторые смещения в длине волны соответствующих линий в обоих спектрах; это смещение было бы нетрудно обнаружить. Вывод, который мы можем сделать из невозможности заметить такие смещения, есть тот, что период вращения Венеры вокруг оси должен составлять, по крайней мере, несколько недель. К такому же заключению пришёл недавно Антониади из наблюдений слабых пятен на Венере, видимых в большой телескоп Медонской обсерватории близ Парижа.

С другой стороны, несомненно и то, что Венера не обращена к Солнцу всегда одной и той же стороной. Наблюдениями установлено, что температура освещённой стороны Венеры равна приблизительно 50-60° С, а температура тёмной стороны-20° С. Но на тёмной стороне следовало бы ожидать гораздо более низкую температуру, если предположить, что она никогда не получает непосредственно солнечного тепла, а нагревается только конвективными течениями в атмосфере. В то же время сторона, обращённая к Солнцу, была бы значительно горячее, если бы она непрерывно получала тепло от Солнца. Таким образом, разница между дневной и ночной температурами на Венере оказывается значительно меньше той, которую мы наблюдали бы, если бы Венера была всегда обращена к Солнцу одной и той же стороной. Поэтому мы едва ли сильно ошибёмся, признав, что длина суток на Венере равна примерно четырём или пяти нашим неделям. Так как год на Венере продолжается 225 наших суток, то на один год на Венере приходится шесть или семь «дней».

Измерения температуры Венеры не относятся ни к действительной поверхности планеты, ни к тому, что мы могли бы назвать её видимой поверхностью. Температура действительной поверхности, находящейся под постоянным слоем облаков, почти несомненно значительно выше той температуры, которая определяется наблюдениями. Под облачным слоем несомненно действует «оранжерейный эффект», в силу которого коротковолновое излучение, поступающее от Солнца, поглощается и затем возвращается как длинноволновое тепловое излучение. Вполне возможно, что температура на поверхности Венеры в экваториальных областях может быть столь же высока, как у кипящей воды; или даже еще выше.

Излучение, которое отражается Венерой к Земле, было исследовано с целью обнаружения в нём линий и полос поглощения, характерных для кислорода или водяного пара. Но ни кислорода, ни пара в нём обнаружено не было. Этот отрицательный результат не служит ещё окончательным доказательством отсутствия кислорода или водяного пара в атмосфере Венеры. Мы можем сказать только, что количества их недостаточны для того, чтобы мы могли обнаружить их имеющимися способами. Дело в том, что соответствующая методика может быть весьма чувствительной для какого-либо одного вещества, так что она позволит нам обнаружить его в весьма слабых количествах; в то же время анализы на другое вещество могут быть столь мало чувствительны, что оно должно находиться в очень больших количествах для того, чтобы можно было надеяться установить его наличие. Самым разительным примером разницы в чувствительности методов обнаружения различных веществ служит сопоставление паров кальция с водородом во внешних слоях Солнца. Пары кальция вызывают две исключительно сильные линии поглощения в спектре солнечного света; это-самые интенсивные линии поглощения на всём доступном нашему изучению протяжении солнечного спектра. Оказывается, что эти чрезвычайно сильные поглощения вызываются таким количеством паров кальция, которое при нормальных лабораторных условиях соответствует слою толщиной около 10 мм. Линии поглощения водорода гораздо слабее линий поглощения кальция; однако, водород находится в таком изобилии на Солнце, что по вычислениям атомов водорода по крайней мере в 300 раз больше, чем атомов паров всех металлов, взятых вместе.

Наши анализы на наличие водяных паров в атмосфере Венеры менее чувствительны, чем в отношении кислорода. Количество кислорода, равное одной тысячной части того, которое находится над равной площадью на поверхности Земли, было бы, несомненно, обнаружено спектроскопически. Но нужно всё время помнить, что мы не в состоянии проникнуть вплоть до поверхности Венеры и что все анализы, которые мы в состоянии применить, относятся только к той части её атмосферы, которая находится над постоянным облачным покровом. И тем не менее, если бы количество кислорода над облаками составляло бы только сотую часть того количества его, которое находится в атмосфере Земли над наиболее высокими облаками, то оно было бы обнаружено. Повидимому, нельзя избежать заключения, что если кислород вообще имеется в атмосфере Венеры, то его может быть там лишь очень немного.

Но если даже учесть, что спектральный анализ менее чувствителен к водяным парам, чем к кислороду, то всё же неудача с обнаружением паров в атмосфере Венеры должна на первый взгляд показаться довольно удивительной. Действительно, если Венера покрыта слоем постоянной облачности, то там должны быть водяные пары, если только эти облака не совершенно иной природы, чем на Земле. Однако, до сих пор в этом направлении никаких сколько-нибудь правдоподобных соображений не приводилось; несомненно, облака на Венере состоят из водяных капелек, подобных облакам в атмосфере Земли. Объяснить наблюдаемое отсутствие водяного пара можно, только допустив, что атмосфера над облаками является очень сухой. Значительная часть водяного пара сконденсировалась и выпала из верхних слоев атмосферы, а остаток слишком слаб для того, чтобы мы могли его открыть. В этом отношении атмосфера Венеры представляется похожей на атмосферу Земли. В земной атмосфере водяные пары сосредоточены почти полностью в нижних слоях, и их содержание на высоте выше 8 км всегда очень мало. Если облачный слой над поверхностью Венеры достигает высоты и 6 или 8 км над ее поверхностью, то невозможность обнаружить водяные пары в её атмосфере нисколько не удивительна.

Самый интересный и важный факт, относящийся к атмосфере Венеры, есть большое обилие в ней углекислого газа. В 1932 г. Адам и Дэнгэм с помощью 100-дюймового рефлектора Маунт-Вильсоновской обсерватории обнаружили три сильные полосы поглощения в длинноволновой инфракрасной части её спектра. Эти полосы не наблюдаются в спектре Солнца даже при его заходе. Поэтому они не возникают в атмосфере Земли и должны быть отнесены за счёт атмосферы Венеры. Когда они были впервые открыты, то они ещё не были наблюдены ни в одном спектре земных элементов; поэтому не было известно, какое вещество вызывает их в спектре Венеры. Но теоретические исследования показали, что они могут принадлежать углекислому газу. Это было подтверждено экспериментально, когда Дэнгэму удалось получить слабую полосу поглощения (совпадающую по положению в спектре с наиболее сильной из трёх полос, обнаруженных в спектре Венеры), пропуская свет через 40 м углекислого газа при давлении в 10 атмосфер. Позднее Эдель и Сляйфер смогли получить все три полосы поглощения, пропуская свет через 45 м углекислого газа при давлении в 47 атмосфер. Эти три полосы в точности совпадали по положению в спектре с полосами в спектре Венеры; однако, и при такой толщине слоя углекислого газа они были менее интенсивны, чем полосы в спектре Венеры.

Эти лабораторные исследования позволили Эделю и Сляйферу притти к заключению, что количество углекислого газа над видимой поверхностью Венеры эквивалентно слою толщиной в 3,2 км при нормальных условиях температуры и давления. Этим путём получается непосредственное экспериментальное доказательство положения (к которому мы уже пришли иными путями) о том, что Венера обладает обширной атмосферой. Но весь интерес этого результата раскрывается при сравнении количества углекислого газа на Венере и в атмосфере Земли. Количество углекислого газа на пути солнечного луча при заходе Солнца эквивалентно у нас слою толщиной всего лишь в 18 м. Таким образом, углекислый газ на Венере представлен существенно более изобильно, чем на Земле.

Количество углекислого газа, наблюдаемое теперь в атмосфере Венеры и эквивалентное, как мы только что видели, слою толщиной в 3,2 км при нормальном давлении и температуре, представляет только ту часть газа, которая находится над постоянным облачным покровом-этой «видимой поверхностью» планеты. Если мы припомним, что вся атмосфера Земли, при нормальных давлениях и температуре, эквивалентна слою в 8 км и что, вообще говоря, мы могли бы предположить у Венеры менее обширную атмосферу, чем у Земли, то мы должны притти к выводу, что углекислый газ представляет собой очень важный и, пожалуй, даже преобладающий компонент атмосферы Венеры.

В IV главе мы довольно детально проследили всю эволюцию атмосферы Земли и пришли к выводу, что значительная часть атмосферы, которой Земля обладала первоначально, была потеряна ею очень быстро, когда наша планета находилась ещё в расплавленном состоянии. По мере того как Земля остывала и началось её отвердение, значителъные массы газа, в основном водяные пары и углекислый газ, должны были выделяться из её полурасплавленной массы. Эти газы вместе с остаточными газами из первичной атмосферы, главным образом вместе с азотом, аргоном, неоном и, вероятно, с некоторым количеством углекислого газа, образовали новую атмосферу Земли.

Весьма правдоподобно, что такой же общий ход эволюции имел место и у Венеры, которая столь близка к Земле по объёму и массе. На ранних стадиях после начала затвердевания атмосфера Венеры состояла из углекислого газа и водяных паров, вместе с азотом, аргоном, неоном и, вероятно, небольшим и относительно малозначащим количеством других газов. Азот, являющийся остатком первичной атмосферы, вероятно, находится в атмосфере Венеры в меньших количествах, чем в атмосфере Земли, потому что ему было несколько легче улетучиться из атмосферы Венеры, чем из атмосферы Земли.

Когда Венера остыла до температуры ниже точки кипения воды, значительная часть водяных паров должна была сконденсироваться, выпасть из атмосферы и образовать океаны и моря; в атмосфере остались преимущественно углекислый газ и азот (но этот последний в меньших количествах, чем на Земле) и, кроме того, некоторое количество аргона, неона и других газов.

У Земли на одной из стадий её бытия имелась атмосфера совершенно аналогичного состава; но мы видели, что земная атмосфера прошла после этого через следующий этап своего развития, который в основном заключался в удалении углекислого газа и в замене его кислородом. Очевидно, атмосфера Венеры ещё не прошла через эту стадию, по крайней мере в заметной степени. Это подтверждается как обилием в ней углекислого газа, так и слабым содержанием-если не полным отсутствием-кислорода.

Вывод этот очень важен и симптоматичен. О чём он нам говорит? Изучая атмосферу Земли, мы подчеркивали, что присутствие свободного кислорода требует объяснения, так как химически это очень активный элемент и целый ряд процессов непрерывно вызывает уменьшение его запаса в атмосфере. Единственная возможность объяснить присутствие свободного кислорода в атмосфере есть действие растительного мира, именно той растительности, которая погребена и этим сохранена от разложения; она представлена теперь углем и нефтью, находящимися под поверхностью Земли. Если на Венере развивались мощные вегетативные процессы, то атмосфера Венеры тоже должна была бы пройти через соответствующие стадии эволюции. Очевидно, этого ещё не произошло. Условия на Венере в общем и целом очень близки к тем, которые имели место на Земле, прежде чем на ней возникла жизнь.

Мы можем набросать картину Венеры, и эта картина, вероятно, довольно близка к действительности, хотя мы никогда и не наблюдали её поверхности. Атмосфера, богатая углекислым газом, должна вызывать сильный «покровный эффект». Такое действие ее, в связи с тем, что солнечное излучение на Венере сильнее того, которое поступает на Землю, приводит к тому, что температура на поверхности Венеры значительно выше, чем температура Земли. Весьма вероятно, что эта температура лищь немного ниже 100° С. т. е. точки кипения воды. При этих условиях крайне невероятно, чтобы здесь могло начаться развитие жизни. Этим объясняется отсутствие вегетации на планете и отсутствие кислорода в её атмосфере. Несомненно, там образовались обширные океаны и заболоченности, и там очень жаркая и влажная атмосфера; обилие влаги является причиной образования постоянного слоя мощных облаков.

Таким образом, Венера, повидимому, представляет собой мир, на котором жизнь ещё не развивалась, или же, если она там и возникла, то находится ещё в такой первоначальной стадии, что мы не можем получить прямого доказательства её существования. Это-мир, на котором условия отличаются не очень значительно от тех, которые существовали на Земле несколько сот миллионов лет тому назад. Но на таком мире мы можем предположить появление жизни в отдалённом будущем. По мере того как поступление солнечного излучения будет постепенно ослабевать и Солнце будет медленно остывать, условия на Венере будут приблизительно подходить к тем, через которые прошла Земля и которые, в конечном итоге, привели к возникновению жизни. Но по мере того, как на Венере общие условия будут делаться подходящими для появления жизни, они станут менее благоприятными для продолжения жизни на Земле. После того, как жизнь на Земле угаснет, её новая глава, быть может, откроется на Венере. Последовательно и постепенно она приведёт к жизненным формам всё большего развития и, в конце концов,-кто может знать?— к существованию на ней разумных существ.

далее

назад

Компонент	Объём в % от сухого воздуха у поверхности	Вес в единицах, равных 100 млн. тонн
Вся атмосфера	-	50293000
Сухой воздух	100,03	50162360
Азот	78,03	38111360
Кислород	20,99	11416060
Аргон	0,9323	609040
Водяные пары	-	130490
Углекислый газ	0,03	21316
Водород	0,01	1270
Неон	0,0018	678
Криптон	0,0001	126
Гелий	0,0005	79
Озон	0,00006	29
Ксенон	0,000009	17

	Земля	Солнце
Группа I	Железо Магний Алюминий Никель Кальций Натрий Калий	Магний Натрий Железо Калий Кальций Алюминий
Группа II	Титан Хром Марганец Кобальт	Марганец Никель Хром Кобальт Титан
Группа III	Медь Ванадий Цинк	Ванадий Медь Цинк

ГЛАВА IV ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЫ

ГЛАВА V МИРЫ БЕЗ АТМОСФЕР

ГЛАВА VI ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ

ГЛАВА VII ВЕНЕРА-БЛИЗНЕЦ ЗЕМЛИ

ГЛАВА IV
ЭВОЛЮЦИЯ ЗЕМНОЙ АТМОСФЕРЫ

ГЛАВА V
МИРЫ БЕЗ АТМОСФЕР

ГЛАВА VI
ПЛАНЕТЫ-ГИГАНТЫ

ГЛАВА VII
ВЕНЕРА-БЛИЗНЕЦ ЗЕМЛИ