На суше и на море. 1962. Выпуск 3 - Страница 159

Прежде всего — вопрос плотности. Такая атмосфера в земных условиях была бы, по крайней мере, вдвое-втрое плотнее нашей земной. Но учитывая силу тяжести на Марсе, плотность такой атмосферы в условиях Марса, вероятно, не очень отличалась бы от имеющейся на Земле. Поэтому режим дыхания марсианина был бы близок к режиму землянина.

Высота так называемой однородной атмосферы Земли (то есть атмосферы, сжатой до равномерной плотности, соответствующей плотности у поверхности Земли) около восьми километров. Для пашей гипотетической тяжелой атмосферы эта высота в условиях Земли была бы менее четырех километров, по меньшая сила тяжести на Марсе подняла бы ее там на высоту, почти не уступающую земной. Вот почему белые облака на Марсе встречаются на высоте 10–30 километров, примерно так же, как и на Земле. Интересно, что такие облака в основном связаны с «морями» Марса и областями вблизи них.

Следовательно, распространенность атмосферы Марса, во всяком случае нижних слоев ее (тропосферы), приблизительно такая же, что и для Земли[103]. Существование белых облаков на высотах в среднем около 20 километров очень трудно вяжется с принятым мнением, что атмосфера Марса крайне разрежена и у поверхности планеты соответствует плотности земной атмосферы приблизительно на высоте 20 километров. Если это так, то существование белых облаков на Марсе при такой разреженности и пониженной силе тяжести на двадцатикилометровой высоте представляется странным.

К нашему мнению о том, что атмосфера Марса в ее нижних областях должна иметь значительную плотность, приводят и некоторые другие факты, в первую очередь сильное распространение пылевых бурь в ней и долгое оседание пыли.

С пылевыми бурями связаны так называемые желтые облака, располагающиеся чаще всего на высоте 3–5 километров. При разреженной атмосфере длительное оседание пыли после пылевых бурь было бы весьма странным явлением, особенно если учесть, что желтые облака могут оставаться над одной и той же довольно ограниченной областью планеты в течение нескольких недель! Такое медленное оседание пыли при разреженной атмосфере, даже с учетом меньшей силы тяжести, плохо объяснимо. Но если в атмосфере Марса преобладают тяжелые газы, то все становится понятным. Атмосферные потоки и течения, с одной стороны, будут возникать несколько труднее, но, с другой стороны, придя в движение, они будут обладать гораздо большей энергией и смогут захватить более крупные частицы и в значительных количествах. В такой плотной атмосфере оседание частиц пыли в наиболее близких к поверхности слоях будет медленным.

Зависимость убывания плотности нашей гипотетической атмосферы с высотой будет весьма существенно отличаться от земной своей крутизной. Косвенным доказательством этого служит тот факт, что толща атмосферы Марса, определенная оптическими способами, составляет около одной трети земной, в то время как высота тропосферы Марса существенно по отличается от земной тропосферы. При этом наблюдается так называемый эффект Райта: различие диаметров планеты, сфотографированной в разных лучах. Этот эффект не может быть объяснен при существовании очень разреженной атмосферы. Надо учесть, что разница в плотностях главных составных частей земной атмосферы (азота и кислорода) сравнительно невелика: плотность азота относится к плотности кислорода, как 0,97 к 1,10. Поэтому, как показали исследования последних лет, земная атмосфера однородна и не обладает стратификацией почти до самых больших высот.

Иначе обстоит дело с нашей гипотетической атмосферой, плотности важнейших компонентов которой (кислород, аргон, криптон, ксенон) относятся соответственно, как 1,10 к 1,38; 1,10 к 2,86; 1,10 к 4,49 (по отношению к воздуху). При больших разностях в плотностях компонентов, в силу естественной диффузии, более мощной, чем на Земле (меньшая сила тяжести!), самые плотные газы скопятся во впадинах поверхности Марса, в его «морях», а верхние части марсианской атмосферы будут обогащаться более легкими газами. Однако близость потенциалов ионизации криптона и ксенона к потенциалу ионизации кислорода (у ксенона он даже меньше) будет затруднять процессы ионизации кислорода, те процессы, которые способствуют убеганию его из атмосферы Марса. Вот почему в условиях криптоно-ксеноновой атмосферы кислород будет оставаться в нижних ее слоях.

Мы предположили, что глубина впадин Марса может достигать 20 километров. На дне их, даже при глубине всего лишь в несколько километров, можно ожидать атмосферу с плотностью, близкой к плотности земной в горных областях Земли, где некогда с успехом процветали некоторые цивилизации (например, цивилизация инков на высоких плоскогорьях южноамериканских Анд). Толщину наиболее плотного слоя атмосферы Марса трудно предугадать, но, исходя из данных о высоте желтых пылевых облаков, располагающихся в 3–5 километрах от поверхности, она, скорее всего, не более 1–3 километров.

Следующая сторона вопроса — термические свойства тяжелых инертных газов. В этом отношении свойства криптоно-ксеноновой смеси поистине удивительны. Так как эти газы обладают низкими теплопроводностью и теплоемкостью (теплопроводность криптона составляет всего лишь 32 процента, а ксенона даже 21 процент от теплопроводности воздуха, а теплоемкости соответственно в 4 и 6 раз меньше!), то тело, нагреваемое в такой атмосфере, приобретает более высокую температуру, чем при нагревании в воздухе или даже в аргоне. На этом свойстве основано применение криптоно-ксеноновой смеси для наполнения ламп накаливания. Иногда неправильно понимают назначение этой смеси, считая, что эффект заключается только в повышении срока службы электроламп. Но В. Г. Фастовский четко указывает, что свойства криптона и ксенона позволяют при одной и той же затрате энергии повысить температуру накала нити за счет уменьшения тепловых потерь, обусловленных высокой теплопроводностью у других наполнителей электроламп (азота и даже аргона).

Такая особенность допускает, кроме того, выпуск электроламп в колбах значительно меньшего объема. Из этих свойств криптона и ксенона, если они преобладают в атмосфере Марса, следует, что можно ожидать ненормально высоких температур на его поверхности. Существующие температурные условия на Марсе действительно очень странны и трудно объяснимы без принятия нашей гипотезы. Если средняя вычисленная температура Земли плюс 4 градуса, а фактическая плюс 14 градусов, то для Марса средняя температура лежит между минус 30 и минус 50 градусами, но для самых теплых областей («морей») опа повышается вплоть до плюс 20–30 градусов. Более того, иногда в некоторых местах наблюдались температуры плюс 47 и даже плюс 70 градусов, как на поверхности жарких пустынь Земли! Распределение температур на поверхности Марса тоже любопытно, ибо южное полушарие, богатое «морями», в то же время и более теплое. При этом разность температур по отношению к светлым областям достигает десятков градусов.

Надо учесть и такой факт, что значительное содержание углекислого газа в атмосфере Марса должно способствовать повышению температуры его поверхности и атмосферы. Происходит это потому, что углекислый газ задерживает тепловое излучение и этим самым уменьшает потери тепла. Так, Ландон указывает, что увеличение количества углекислого газа в атмосфере Земли вдвое повысило бы среднюю температуру на нашей планете на 3,6 градуса Цельсия. Как известно, содержание этого газа в земной атмосфере составляет всего лишь 0,03 %. По данным же Гранжана и Гуди, в атмосфере Марса углекислого газа содержится в 13 раз больше. Такое повышенное содержание углекислого газа с избытком компенсирует прозрачность инертных газов к тепловым излучениям планеты, которые ими не задерживаются.

Атмосфера из тяжелых инертных газов приводит также к выводу, что и зависимость падения температуры по высоте в атмосфере Марса будет очень крутой. Этим и объясняются сравнительно высокие температуры у самой поверхности планеты и более низкие температуры в верхних слоях, ниже, чем для земной атмосферы. И общая температура будет также ниже земной. В этом отношении Марс несколько напоминает криптоновую электролампу накаливания с ее очень малым объемом колбы, очень высокой температурой нити накала и сравнительно небольшой температурой стекла колбы. В согласии с этой гипотезой находится также и тот факт, что на Марсе не обнаруживается непрерывное понижение температуры в течение ночи, как это предполагается в теории.