Эмпирическая Теория Вселенной (ЭТВ) принципиально отличается от всех существующих гравитационных и космологических теорий тем, что описывает основные характеристики и устройство Солнечной системы. Три необходимые фундаментальные константы вычислены именно по наблюдательным данным тел Солнечной системы. В ЭТВ Вселенная представляет собой частицу, а ее пространство – набор гравитационных волн. Свойства такой Вселенной очень просты: линейный рост массы космических тел, линейный рост линейных размеров космических тел и пространства при постоянстве структуры. Вселенная – частица обладает еще одним свойством – исходный элементный состав всех ее компонент одинаков [1-4]. Эти свойства Вселенной положены в основу теоретической планетологии, которая призвана найти законы эволюции планет с атмосферами и описать эволюцию основных параметров каждой из планет.
Например, из свойства линейного увеличения линейных размеров следует, что при удалении Луны от Земли на RM – E единиц в год при расстоянии между ними RM – E, возраст Солнца и всех планет равен: t0 = RM – E/ RM – E = 10,1·109 лет. Из увеличения линейных размеров космических тел следует, что радиус Венеры увеличивается ежегодно на rV = rV/t0 = 0,59919 мм/год. При этом Венера удаляется от Солнца на RV = RV/t0 = 10,71 м/год. Эти выкладки и значения приведены с целью их экспериментальной проверки, так как современные методы уже позволяют измерять подобные приращения.
Сохранность структуры означает, что эволюция каждой из планет определена только возрастом и срезом параметров в некоторый момент времени, например в наше время. Стационарности параметров планет здесь нет, но наблюдается очень динамичная их эволюция [5].
Задача теоретической планетологии состоит в том, чтобы современные данные о планетах с атмосферами привести к относительным единицам, применимым ко всем этим планетам, а затем получить значимую регрессию в зависимости универсальных единиц измерения. Обратный процесс пересчета всех этих единиц по полученной регрессии приведет к закону эволюции параметра для конкретной планеты от возраста. Благодаря теоретической планетологии найден ряд законов эволюции планет с атмосферами [6-10].
Цель исследования
Показать прогнозы теоретической планетологии основных параметров Венеры всем занимающимся практическим исследованием эволюции планет.
Результаты исследования и их обсуждение
В работах [8, 9] показано отличие равновесной температуры планеты от температуры на ее твердой поверхности, связанное с наличием атмосферы, но не с «парниковым эффектом». Температура на поверхности планеты описывается в универсальных единицах измерения и для Венеры имеет вид [8]:
, (1)
где R – текущий радиус орбиты Венеры вычисляется через возраст планеты t: 
. Основные сведения о планете приведены в табл. 1.
Таблица 1
Основные современные параметры Венеры
|
Параметр Венеры |
Значение параметра |
Прирост параметра |
|
возраст |
t0 = 10,1·109 лет |
|
|
масса |
MV = 4,848·1027 г |
MV = 0,48·1017 г/год |
|
радиус орбиты |
RV = 1,082·108 км |
RV = 1071 см/год |
|
радиус планеты |
rV = 6051,8 км |
rV = 0,059919 см/год |
|
площадь коры континентальной |
Sc = 96,5 % |
|
|
средняя температура |
ТV = 753C (480 K) |
|
|
Давление атмосферы |
Р = 92 атм. |
Таблица 2
Критические теоретические точки для Венеры
|
Критическая точка |
T, C |
возраст, млрд. лет назад |
|
Кристаллизация гранита |
(970) |
(2,23) |
|
Начало образования рифтов |
(506) |
(0,18) |
|
Современная средняя температура на поверхности Венеры |
480 |
0 |
Рис. 1. Эволюция температуры на поверхности Венеры от возраста планеты. На кривую нанесены некоторые теоретические критические точки: черно-белый квадрат – кристаллизация гранита; черно-серый квадрат – образование рифтов; черный квадрат – наше время
Эволюция температуры на поверхности Венеры по формуле (1) в привычных координатах приведена на рис. 1.
Для проверки прогноза эволюции температуры на поверхности Венеры (кроме статистической значимости регрессии и современного значения температуры) предложено две критические точки. Точка кристаллизации гранита и точка начала образования рифтов. Приведены критические точки в круглых скобках в табл. 2 и обозначены на рис. 1. Если критическая точка гранита верна, то на Венере должны быть породы возрастом не старше t = 2,23·109 лет. Рифты могут представлять собой трещины в коре глубиной около 250 метров и площадью около 3,5 % от общей площади планеты. Надо заметить, что подтвердить такие прогнозы для Венеры весьма проблематично из-за высокой температуры и давления.
На рис. 2 показан прогноз эволюции относительной площади континентальной и океанической коры, на основе ранее полученных двух регрессий для каждой коры отдельно. Суммирование площадей по ним даёт полную относительную площадь планеты, а сравнение суммарной площади с идеалом (100 %) позволяет судить об ошибке расчёта. Для Венеры отклонение суммы от идеала не превышает 3 %.
Время начала формирования океанической коры по рис. 2 несколько не совпадает со временем по другой зависимости, что говорит о небольшой рассогласованности регрессий. Вместе с тем, датировка по рис. 1 довольно хорошо согласуется с датировкой по рис. 2.
Рис. 2. Прогноз эволюции континентальной и океанической коры Венеры в относительных единицах от возраста планеты: сплошная черная линия – континентальная кора; тонкая пунктирная прямая – идеал; черная пунктирная линия – океаническая кора; серая пунктирная кривая – сумма континентальной и океанической коры
Эволюция глубины океанической коры представлена на рис. 3.
Рис. 3. Эволюция глубины океанической коры Венеры от возраста планеты. Вертикальный пунктир – наше время
Здесь ?H расстояние между двумя максимумами дифференциальной гипсометрической кривой. Из рисунка 3 видно, что время начала формирования рифтов оценивается t = 0,18·109 лет назад, то есть по геологическим меркам практически в наше время. Исследование Венеры сейчас поможет пролить свет на процессы, произошедшие на Марсе и Земле в прошлом.
Эта зависимость получена по регрессии глубины океанической коры от температуры на поверхности планет:
. (2)
Из уравнения (2) следует, что начало образования океанической коры на всех планетах должно происходить при одной и той же температуре поверхности несколько ниже T = 508 C. Температура кристаллизации гранитов для всех планет также одинаковая T = 970 C. Следовательно, образование рифтов начинается не сразу, а через значительное время, когда заканчиваются пластические процессы. Возможно, за это время континентальная кора продолжает расширяться после кристаллизации, что должно отражаться в гипсометрических кривых.
Эволюция атмосферы Венеры также может оказаться важной для теоретической планетологии, так как большое давление будет быстро падать при быстром увеличении большого радиуса планеты. Для относительного давления атмосферы получена следующая регрессионная зависимость от универсальных единиц измерения:
. (3)
Эта регрессия в привычных единицах измерения для Венеры представлена на рис. 4. Как видно из рис. 4 давление атмосферы Венеры уменьшается довольно быстро благодаря большому радиусу планеты, что может оказаться доступным измерению и полезным для теоретической планетологии.
Рис. 4. Эволюция давления атмосферы Венеры от возраста
Однако для появления жидкой воды давление атмосферы очень низкое, так как значительно меньше давления водяного пара в критической точке воды (
атм.). Это означает, что при температуре на поверхности меньше температуры критической точки вода будет находиться в парообразном состоянии. Пары воды начнут конденсироваться с момента, когда их давление станет ниже давления атмосферы планеты. Расчет показывает (рис. 5), что нужного момента Венера достигнет только через t = 4,6·109 лет. Давление атмосферы планеты в этот момент будет составлять всего Р = 0,53 атм., то есть воды на Венере останется еще меньше, чем сейчас на Марсе.
Рис. 5. Прогноз давления атмосферы Венеры от возраста – черная линия. Серая линия – давление водяного пара
Заключение
В статье приведены пять рисунков, демонстрирующих эволюцию основных параметров Венеры от возраста: температуры на поверхности планеты; площади континентальной и океанической коры; «глубина океана»; давление атмосферы. Эти рисунки служат иллюстрацией количественного прогноза, полученного на основе теоретической планетологии для планеты Венера.
Параметры, представленные на рисунках, претерпели огромнейшие изменения за время существования планеты, но вывод остается один – сухая безжизненная пустыня. Человечество пока бессильно изменить что-либо на этой планете.
Из всех трех планет (Венера, Земля и Марс) наша Земля уникальна по условиям возникновения и эволюции жизни на ней. Силы, сохраняющие жизненные параметры велики, но не беспредельны.