金星。不屈の惑星-ウェブ版

良い一日。金星探査に関する本をウェブ形式で出版することにしました。これは公開された（最初の章）の最初の部分です。すべてがうまくいけば、私は本全体を出そうとします。ここで彼らがこれがフォーマットではないと判断した場合、私はすべてを削除する準備ができています。行く！

いくつかの不思議な線

20世紀にわたって、金星に関する私たちの考えは劇的に変化しました。多くの国の科学者の共同の努力のおかげで、あいまいなオーラは私たちの最も近い仲間から壊されました。モーニングスターの研究の物語は、良い探偵小説を彷彿とさせます。



それは陰謀、秘密のもつれたもつれ、クライマックスとデノウメントを持っています。間違った方向を指し示した目撃者と最初は真剣に受け止められなかった事実。私たちの隣人の秘密を解決するための最初のステップは何でしたか？



全体像を見ると、金星の研究の近代史、つまり惑星が何であるかを理解し始めた物語は、1932年4月の晴れた夜に始まりました。カリフォルニアの南西には、美しい山脈、サンガブリエルがあります。その魅力の1つは、マウントウィルソンアルパイン天文台です。それは海抜約1740メートルの高度に位置しています。記載されたイベントの時点で、真新しい赤外線分光器がその主望遠鏡に取り付けられ、天文台の従業員は眠れない夜を過ごし、天体のスペクトル特性を取得しました。天文学者のセオドア・ダナムとウォルター・アダムスによって上演された別の実験は、金星の大気中の水を見つけることを目的としていました。精度を上げるために、近赤外領域の小さなスペクトルバンドの研究に限定することにしました。



その時までに、分光理論はよく発達し、地球と太陽のような明るい天体の研究の両方にうまく適用されました。さらに、19世紀には、木星や他の巨大惑星の近くでアンモニアの吸収帯を特定することが可能でした。しかし、私たちに最も近い金星や火星の大気の構成を決定する際に、彼女はまだ助けることができませんでした。他の惑星からの信号は弱すぎて、太陽の彩層や地球の大気に現れた線と混同するのは簡単すぎました。しかし、この清潔で澄んだ春の夜に、ようやく成功が訪れました。しかし、ここでも偶然ではありませんでした。幸運を祈ります。コダック研究所の責任者であるケネス・ミーズは、実験について知って、実験者に特別に作られた写真乾板のセットを渡しました。増感されたコントラストプレートの1つのバッチは特に成功しました高感度、高コントラスト、優れた解像度を特長としています。これらのパラメータを少なくとも半分満たすこのタイプの他のエマルジョンはありませんでした。発見されたのは彼らのおかげでした。



プレートの現像後、吸水の痕跡は見られませんでしたが、一部のガスの吸収線は非常にはっきりと見えました（図21）。未知のガス。参考書にはそのような行はありませんでした。地上実験では誰も見たことがありませんが、このガスは明らかに金星の大気中に現れました。







幸いなことに、スペクトル分析は、得られたバンドを既知のバンドと比較するだけではありません。それは物質の基本的な性質に基づいており、線の配置からでも、吸収を引き起こした分子について多くのことを知ることができます。未知のガスは、その特性が通常の二酸化炭素と類似していることが判明しました。

新しい疑問が生じました-なぜこれらの線は通常の実験では見えなかったのですか？答えの1つは、この範囲の吸収線は非常に弱く、通常機能するCO2の濃度ではほとんど見えないというものでした。この仮説を検証するために、ウィルソン山天文台は長さ21メートルの密閉管を製作しました。パイプからの空気はポンプで排出され、二酸化炭素は圧力下でパイプにポンプで送られました。



10気圧まで、調査範囲で吸収は観察されませんでした。圧力がさらに大きくなると、金星のスペクトルで観察された線に非常に近い、非常に弱く拡散した線が現れました。仮説が確認されました-吸収は二酸化炭素によって引き起こされました。今、彼の集中力を決定する必要がありました。分光法では、大気中のガスの割合を直接推定できないことに注意してください。ガス層のいわゆる減少した厚さを推定することは比較的簡単です。この完全に条件付きの値は、計算を簡素化するために導入されました。ガスが突然膨張を停止し、すべての点で1気圧の一定の圧力があるとします。この吸収を提供するガス層の高さはどれくらいですか？またはそのような例：パイプを基礎として実験を行うが、パイプが複数の雰囲気の圧力に耐えられない場合、指定された吸収を確保するためにパイプはどのくらいの長さである必要がありますか？このパイプの長さは、ガス層の厚さの減少に数値的に等しくなります。パイプを使った実験により、最小値（400メートル以上）を決定することができました。このスペクトログラムから作成された洗練された推定値は、さらに壮観な結果、つまり3.2kmを示しました。これは非常に大きな値です。比較のために：地球の大気海洋全体は8.5 kmの減少した厚さに対応し、地球の大気中の二酸化炭素の減少した厚さはわずか220cmです。パイプを使った実験により、最小値（400メートル以上）を決定することができました。このスペクトログラムから作成された洗練された推定値は、さらに壮観な結果、つまり3.2kmを示しました。これは非常に大きな値です。比較のために：地球の大気海洋全体は8.5 kmの減少した厚さに対応し、地球の大気中の二酸化炭素の減少した厚さはわずか220cmです。パイプを使った実験により、最小値（400メートル以上）を決定することができました。このスペクトログラムから作成された洗練された推定値は、さらに壮観な結果、つまり3.2kmを示しました。これは非常に大きな値です。比較のために：地球の大気海洋全体は8.5 kmの減少した厚さに対応し、地球の大気中の二酸化炭素の減少した厚さはわずか220cmです。



1940年、天文学者のルーペルトヴィルトは、それをさらに一歩進めました。彼はCO2の吸収と放出の窓を調べ、望遠鏡の観測から金星の反射係数を知って、表面の温度が135°Cに達することができることを知りました。実際、彼は温室効果ですが、当時、彼の記事はほとんど見過ごされていました...彼女は1952年にジェラルドカイパーが彼の本「地球と惑星の雰囲気」の再版の準備をしていたときにセカンドライフを得ました。この記事を見つけた彼は、計算を再度修正し、金星に関するより最新のデータを使用して、温度は約77°Cであると推定しました。



1956年、金星自身の電波放射の最初の観測は、米国海兵隊研究所の15メートルの電波望遠鏡で3.15 cmの範囲で、McClough、Mayer、およびSlonakerによって実行されました。その結果は皆を驚かせました。その結果によると、金星の温度は惑星の影側で約287°であることが判明し、他の計算や測定を大幅に上回りました。電波の長さを9.4cm変更することにしました。



2つの観測が実行され、指標が取得されました-それぞれ157°と467°。 1958年1月にギブソンとマキワンが波長8.6mmで行った次の実験では、温度は137°C、160°Cでした。しかし、1959年9月、クズミンとサロモノビッチは、新しく打ち上げられたソビエト22で同様の実験を行うことにしました。 -メートル電波望遠鏡、8 mmの場合、著しく「冷たい」結果が得られました-42°C



。レーダーデータはかなり間に合いました。 1950年代の終わりまでに、金星を研究するための分光法は危機に瀕していました。その時までに、金星の大気中に数十の吸収線が知られていましたが、それらはすべて二酸化炭素に属していました。長い間、他のガスを特定することはできませんでした。

金星の大気中に新しいガスが発見されたという報告は、火花のように点滅することもありましたが、すぐに燃え尽きました。たとえば、1954年にソビエトの天文学者コズイレフが金星の灰の光を研究したとき、多数の新しい吸収線を受け取り、アメリカの天文学者ニューカークは彼のデータを確認しました。コズイレフが高度にイオン化された窒素の線と同一視した線のいくつか、そしてこれが真実であることが判明した場合、それは別の惑星の大気中の窒素の最初の発見となるでしょう。それから彼らはイオン化された酸素でいくつかの線を説明しようとしました。その結果、イオン化された二酸化炭素であることが判明しました。



最も不快なことは、金星の大気中の水の存在を自信を持って証明することができなかったことです。これを目的としたすべての観測は、否定的な結果、または地球の大気中の微量の水分によって生成された可能性のある濃度のいずれかを示しました。また、間接的な方法でも検出できませんでした。たとえば、太陽からの紫外線の影響下では、水と二酸化炭素がホルムアルデヒドを生成する可能性がありますが、金星の大気中のホルムアルデヒドも検出できませんでした。またはそのような事実：二酸化炭素の高い含有量は、いわゆる百合平衡が金星の大気で乱されたことを示しました。地球の条件下では、二酸化炭素は世界の海に活発に結合され、堆積岩に変化します。さらに、水はこのプロセスの触媒として機能します。そして、地球上に水があれば、炭素とサワーガスははるかに少なくなるはずです。それにもかかわらず、良い望遠鏡で金星の上の雲は完全に見えました、そしてそれらが水で構成されていなかったならば、それでは何でしょうか？まだ水からのものかもしれませんが、地球の大気中の湿気のために正確に特定できず、分光器の読み取りに影響を与えていますか？



この状況について何かをする必要がありました。たとえば、地球の大気からの水が結果に影響を与えないように実験を設定してみてください。 1959年、非常に興味深い試みが行われました。 1950年代に、米海軍研究センターは有人の成層圏気球を打ち上げるための大規模なプログラムを実施しました（図22）。当初、飛行は地球の大気を研究するために実施されましたが、ジョンズホプキンス大学の科学者のグループが火星と金星の赤外線スペクトルを取得するプロジェクトを提案しました-それらの水を探すために。提案が受け入れられ、作業が開始されました。分光器を備えた特別に改造された望遠鏡が成層圏気球に設置されました。予備的な誘導は人によって行われることになっていて、それから惑星を指す望遠鏡は特別な自動追跡システムによって制御されました。最初の試みは1958年に行われました。彼女のターゲットは火星でした。成層圏気球の殻が故障したため、飛行を延期する必要があり、今年は火星を研究する機会が失われました。 1959年、それは金星の番でした。







1959年11月末、パイロットのロスと観測者のムーアがいる成層圏気球は高度24kmに到達しました。この高度では、地球の大気中の水蒸気量は合計値の0.1％を超えませんでした。ロスとムーアは望遠鏡をターゲットに向け、金星のいくつかの赤外線スペクトルをキャプチャすることができました。その仕事は簡単ではありませんでした。ナセルの振動が非常に鋭いため、完全に動作を停止する必要がある場合がありました。実験のディレクターによると、彼らが少なくともいくつかの結果を得ることができたという事実でさえ、それ自体が驚くべきものでした。しかし、結果がありました：それは吸水のいくつかの線を特定することが判明しました。残念ながら、値の範囲が広すぎることが判明したため、取得したデータに疑問が生じました。



また、1959年には、別の重要なイベントが発生しました。そのおかげで、金星のモザイクに別の部分が現れました。金星による、空で最も明るい星の1つであるレギュラ（アルファレオ）のいわゆる覆い（日食）です。そのような日食は非常にまれです。 20世紀には、当時、そのような出来事は3つしか記録されていませんでした。金星のレグルスの範囲は事前に計算されており、大規模な天文台がその準備をしていました。多くの観測点で天気が良かったのは大成功でした。ご存知のように、星が原始惑星系円盤の端に近づくと、その光は弱まり始めます。この場合、減衰は散乱ではなく、光の屈折によって引き起こされます。金星の大気を通過すると、光はまっすぐな道から外れます。屈折の物理的基礎を知っていると、惑星の上層大気のパラメータを非常に正確に計算できます。真実、「しかし」が1つあります。これらのデータは、屈折を引き起こすガスの温度と分子量の両方に関連する特定の係数（大気の絶対密度）のみを与えることができます。そして、大気の正確な組成を知っているだけで、コーティングが行われた高度での温度と密度を簡単に計算できます。



金星の大気中の主なガスは窒素でした。そのモル質量をとって、上層の密度と温度分布を求めました。これらのデータは、金星の大気の最初のモデルに含まれていました。



自動化された惑星間宇宙飛行体は、正しく使用されれば、多くの謎に答えることができます。現在の知識を評価し、実験を分析するために、米国科学アカデミーの宇宙研究評議会は、火星と金星の大気のパラメータを議論するための特別会議を開催することを1960年7月24日に決定しました。そもそも地球型惑星が送られるのはこれらの惑星でした。この問題の重要性を考慮して、1960年12月下旬から1961年2月上旬にパサデナで追加の会議を開催することも決定されました。アメリカの惑星科学者のすべての色が参加したこの会議は、そこで配信されたレポートによると、宇宙時代の初めの惑星についての考えがはっきりと見えるので、興味深いものです。火星については特に疑いはありませんでしたが、金星については言えません。会議は明確に明らかにした：金星の大気の構造を説明する一貫した理論はありません！各惑星科学者は彼自身のバージョンを擁護しました、そして、単一の仮説が内部の問題から自由であったというわけではありませんでした。科学的な仮定の中には、非常に興味深いものが時々ありました。特に、ホイル博士の非常に贅沢な理論に言及したいと思います。その上で、金星は海に覆われ、その中で水は巨大な油の層の下にありました。

そして、この仮説も十分に開発されており、利用可能なデータのいくつかをうまく説明することができました。



当時、金星の大気の構造に関する3つの理論が主なものと考えられます。それらはすべて、電波天文学者が受ける高輝度温度を説明するために開発されました。ここでは、何が議論されていたかを明確に理解する必要があります。それまでは、波長にもよりますが、金星からの電波放射のグラフには8つのポイントしかありませんでした。残念ながら、これらの測定の精度は、受信機の固有のノイズのために低かった。実験は、機器の感度限界で実行された。しかし、彼らは一般的に、異なる周波数の電波放射での金星の放射が異なることを示しました。



ミリメートルの範囲では、温度は摂氏50〜70度と比較的低かったが、センチメートルの範囲では300°Cを大幅に超える可能性があった。この放射線がどこから来ているのかを理解する必要がありました。新たな状況を説明するために、2つのタイプの仮説が立てられました。ホットボトムとコールドトップ、したがって、ホットトップとコールドボトムです（図23）。





熱い底は惑星の表面を意味しました。そして、最初のタイプの理論によれば、彼女は巨大な温度に真っ赤になりました。冷たい放射は、大気のより高い層から、たとえば雲から来ました。温室仮説は、最初のタイプの古典的な代表でした。カールセーガンはそれを非常に注意深く解決しました。二酸化炭素自体は、そのような加熱を引き起こすことができなかったように思われます。これは、WildtとKuiperの計算から生じました。カール・セーガンは慎重に計算を繰り返し、二酸化炭素への吸収だけでは実験データを説明できないことを示しました。しかし、金星の大気に少しでも水蒸気を加えると、すべてが変わりました。水蒸気は非常に優れた温室効果ガスです。彼は赤外線範囲の放射を遅らせることができ、それが表面の強い加熱を引き起こしました。



温室の仮説は非常に退屈な世界を描きました。表面温度は300°C以上で、圧力は数気圧に達する可能性があります。金星は乾燥していて、穏やかで、暗くて暑いはずです。太陽は赤みがかった円盤としてしか見ることができませんでした。温室の仮説は、金星の生活にほとんど希望を残しませんでした。 1960年代の初めに、彼女にはいくつかの欠点もありましたが、他の誰よりもうまくいったのは彼女でした。



たとえば、金星が水に問題を抱えていたという事実。 Ernst Epikは温室の仮説を批判し、彼自身の仮説を提案しました。彼はそれを古代ギリシャの風の神アエオルスにちなんでエオロスフィアと名付けました。事実、雲の偏光曲線は水よりも塵の曲線に非常に似ていました。この仮説によれば、誰もが観測した雲は雲ではなく、地球全体を襲った壮大な砂嵐でした。金星の表面を巨大なマントルで覆い、表面の砂粒の摩擦により温度が上昇しました。



しかし、金星の表面の圧力と温度に関するデータを計算すると、それらは温室の仮説の下で得られた結果と類似していることがわかりました。温室の仮説と同じように、表面温度は300°C以上で、圧力は最大4気圧であることがわかりました。乾燥しているが、ほこりっぽくて風が強い。悲しいかな、これらの理論は両方とも金星に生命が存在することへの希望を残しませんでした。



しかし、「ホットトップ」理論、つまり電離層理論もありました。それによると、より低い温度は表面に属し、より高い温度は惑星の電離層の放射によって引き起こされました。この場合、金星は確かに完全に許容できる温度、つまり摂氏約27度になります。そしてそれはかなり可能であり、人生です。多くの点で、この仮説は、太陽系の惑星の起源の理論に基づいて構築された以前の仮定に基づいていました。



金星は、石炭紀の何百万年も前に私たちの惑星で発達した状況では、地球の曇った双子のように見えました。湿気が豊富で、曇り空があり、古生代の終わりに似た有機的な世界がある、暖かく湿った気候。そこでは、ロマンティックな科学者たちが考え、トロピカルガーデンが成長し、恐竜の祖先が歩きます。チャレンジャーの教授を待っている失われた世界。結局のところ、それはまったく未知の惑星でした！作家や芸術家は、想像力をフルカラーで刺激する世界を描きました。



1961年、パベル・クルシャンツェフ監督の長編映画「火を噴く惑星」がソ連で公開されました（図24）。 Klushantsevは、綿密な科学的アプローチで非常に成功したドキュメンタリー映画製作者でした。これは、アレクサンドル・カザンツェフによる同名の物語に基づいた彼の唯一の長編映画でした。映画の冒頭で、彼は観客に正直に警告しました。「金星に関する科学的情報は乏しく、矛盾しています。ファンタジーだけが未発見の世界を見ることができます。それは私たちの映画と同じではないかもしれません。しかし、私たちは、嵐の惑星を自分の目で見るソビエトの人々の来るべき偉業を信じています。」







映画では、視聴者は異星人の風景、水中旅行、攻撃的な動植物を見ました。彼らは旅をして、火山から英雄と一緒に逃げました...そして、これがそうではなかったことを自信を持って証明できる人は私たちの惑星にいませんでした。3つの仮定。3つの異なる世界。利用可能なすべてのデータを含む仮説はありません。それらのそれぞれはいくつかの事実をよく説明し、他の人から完全に反駁されました。どの仮説が正しいかを理解するには、より詳細なデータが必要でした。



これは私の本「ヴィーナス」の断片です。不屈の惑星」。また、今、私の新しい本のコレクションがあります。ここでサポートでき ます。