home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / mac / TEXT / SPACEDIG / V16_3 / V16NO376.TXT < prev    next >
Internet Message Format  |  1993-07-13  |  39KB

  1. Date: Sat, 27 Mar 93 05:40:51    
  2. From: Space Digest maintainer <digests@isu.isunet.edu>
  3. Reply-To: Space-request@isu.isunet.edu
  4. Subject: Space Digest V16 #376
  5. To: Space Digest Readers
  6. Precedence: bulk
  7.  
  8.  
  9. Space Digest                Sat, 27 Mar 93       Volume 16 : Issue 376
  10.  
  11. Today's Topics:
  12.                  Chicago area cosmonaut lecture times
  13. Gravity waves, was: Predicting gravity wave quantization & Cosmic Noise
  14.                  In what craft did Glenn orbit the E
  15.                  Magellan Update - 03/22/93 (2 msgs)
  16. Speculation: the extension of TCP/IP and DNS into large light lag enviroments
  17.    Stockman, Mark, and Keyworth (was Re: Flight time comparison...)
  18.             Timid Terraformers (was Re: How to cool Venus)
  19.                     Venus Atmosphere Paper (long)
  20.  
  21.     Welcome to the Space Digest!!  Please send your messages to
  22.     "space@isu.isunet.edu", and (un)subscription requests of the form
  23.     "Subscribe Space <your name>" to one of these addresses: listserv@uga
  24.     (BITNET), rice::boyle (SPAN/NSInet), utadnx::utspan::rice::boyle
  25.     (THENET), or space-REQUEST@isu.isunet.edu (Internet).
  26. ----------------------------------------------------------------------
  27.  
  28. Date: Fri, 26 Mar 1993 23:31:20 GMT
  29. From: Dennis Newkirk <dennisn@ecs.comm.mot.com>
  30. Subject: Chicago area cosmonaut lecture times
  31. Newsgroups: sci.space
  32.  
  33. Cosmonaut Dr. Georgi Grechko will be presenting a lecture about
  34. his years of involvment in the Soviet/Russian space program in
  35. early April in the Chicago area.
  36.  
  37.   Tue, April 6 at 7:30 PM at Harper College, Building J, Room 143
  38.   Wed, April 7 at 7:30 PM at Chicago Police Dept. 14th District
  39.     Office Auditorium for Wright College.
  40.   Thur, April 8 at 10:00 AM and 11:30 AM at Chicago Museum of Science and
  41.     Industry
  42.   Thur, April 8 at 6:00 PM at Museum of Science and Industry for
  43.     Chicago Council on Foreign Relations (admission $12).
  44.  
  45. All appearance are free and open the the public except for the last one.
  46.  
  47. Dr. Grechko is currently head of an atmospheric physics lab of the
  48. Russian Academy of Sciences. Grechko made 3 spaceflights, one
  49. to the Salyut 4 space station for 29 days in 1975, one to the Salyut 6
  50. space station in 1977 for 96 days, and one to the Salyut 7 space
  51. station for 8 days in 1985. Before joining the cosmonaut corp, Grechko
  52. was involoved in ballistics planning for Sputnik, Vostok 1 which
  53. launched the first person into space, and Luna 9 which returned
  54. the first pictures from the surface of the moon. He also trained
  55. to fly missions to the moon in the late 1960's.
  56.  
  57. Dr. Grechko's visit to Chicago is sponsored by the Chicago Society
  58. for Space Studies, one of four area chapters of the National Space Society.
  59. Groups co-sponsoring lectures include the Planetary Studies Foundation in
  60. Palatine and the Chicago Council on Foreign Relations and the Museum
  61. of Science and Industry.
  62.  
  63. ------------------------------
  64.  
  65. Date: Fri, 26 Mar 1993 21:41:11 GMT
  66. From: Cameron Randale Bass <crb7q@kelvin.seas.Virginia.EDU>
  67. Subject: Gravity waves, was: Predicting gravity wave quantization & Cosmic Noise
  68. Newsgroups: sci.space,sci.astro,sci.physics,alt.sci.planetary
  69.  
  70. In article <C4I8z8.3py.1@cs.cmu.edu> nickh@CS.CMU.EDU (Nick Haines) writes:
  71.  
  72. >The curvature in which we're interested is thus a property of the
  73. >surface (or space) itself, and does not require the concept of an
  74. >`embedding space.' Since we can never observe such a space, why
  75. >suggest it exists? It's not required by our theory, it's no part of
  76. >our description of the universe, and is thoroughly bogus.
  77. >
  78. >Should this go in the FAQ?
  79.  
  80.      No.  There is no intrinsic reason we should restrict inquiry to the 
  81.      "ant's eye view".  If it is useful to embed the space in another,
  82.      we should go right ahead.
  83.  
  84.      "Existence" is a rather tenuous concept in this context.  Do
  85.      complex numbers "exist"?  How about tensors?  How about the
  86.      "space" itself.  Why do you think physical space is some sort
  87.      of local manifold describable by our mathematics?
  88.  
  89.                               dale bass
  90.  
  91. ------------------------------
  92.  
  93. Date: Fri, 26 Mar 1993 20:46:13 GMT
  94. From: Dave Michelson <davem@ee.ubc.ca>
  95. Subject: In what craft did Glenn orbit the E
  96. Newsgroups: sci.space
  97.  
  98. In article <1469100030@igc.apc.org> tom@igc.apc.org writes:
  99. >
  100. >it wasn't a ship it was a mercury CAPSULE.  i believe it was called
  101. >freedom 7.
  102.  
  103. Nope.
  104.  
  105. Freedom 7 was flown by Alan Shepard on the first suborbital flight.
  106.  
  107. Friendship 7 was flown by John Glenn on the first orbital flight.
  108.  
  109. >also he wasn't the first man to orbit the earth in a u.s.
  110. >spacecraft.
  111.  
  112. I guess the secret is out!  Eisenhower made a SECRET flight into
  113. SPACE aboard SCORE in 1958.  For reasons of NATIONAL SECURITY, we
  114. were TOLD that SCORE was an experimental comunnications SATELLITE.
  115. In FACT, SCORE was AN acronym for SPACE CRAFT carrying ORBITING REPUBLICAN
  116. chief EXECUTIVES.
  117.  
  118. >answer tomorrow.
  119.  
  120. I beat YOU to it :-)
  121.  
  122. ---
  123. Dave Michelson                             University of British Columbia 
  124. davem@ee.ubc.ca                                  Antenna Laboratory 
  125.  
  126. ------------------------------
  127.  
  128. Date: Fri, 26 Mar 1993 22:01:45 GMT
  129. From: Eric H Seale <seale@possum.den.mmc.com>
  130. Subject: Magellan Update - 03/22/93
  131. Newsgroups: sci.space,sci.astro,alt.sci.planetary
  132.  
  133. sdd@larc.nasa.gov (Steve Derry) writes:
  134. >Another alternative would be to map small selected areas of high interest
  135. >and play the data back at the current 1200bps rate.  By the time that TEX 
  136. >and cycle 5 gravity mapping is complete, the target areas could be selected.
  137. >If they were small enough, and spaced far enough apart, then the data could 
  138. >be stored onboard during mapping orbits (only mapping over a small latitude
  139. >range), and played back at slow rate after the target area has been covered.
  140. >Alternatively, portions of the data could be played back between mapping 
  141. >passes, but this would make operations a bit more complex.
  142.  
  143. Unfortunately, the hardware just wasn't designed to do this.  Working
  144. from memory here (I was an AACS guy, not telecom), the Magellan telecom
  145. scheme works like this.  You have a carrier signal at some frequency.
  146. 1200 bps engineering and high-rate science data are then superimposed on
  147. this signal via two separate sub-carriers.  The composite signal gets
  148. shipped off to the amplifiers and out the antenna.  I'll attempt a
  149. drawing:
  150.  
  151.    ---------             ---               ---              ----------
  152.   | carrier |  -------->| + |------------>| + |----------->|Amps, etc.|
  153.    ---------             ---               ---              ----------
  154.               ^                 ^        
  155.               |                 |
  156.                      ----------         ---------
  157.             | 1200 bps |       | hi-rate |
  158.             | modulat'n|       |   mod.  |
  159.              ----------         ---------
  160.               ^                 ^
  161.               |                 |
  162.             -------------       ---------
  163.                    | engineering |     | science |
  164.            |    data     |     |   data  |
  165.             -------------       ---------
  166.  
  167. Problem is, the Magellan tape recorders (Magellan only has one antenna,
  168. so radar data has to get taped and then played back) can only talk to their
  169. subcarrier box (the official name of this "box" escapes me, but it does
  170. the data modulation, as I recall).  So, aside from the fact that the
  171. recorders can't run slow enough to output data at "just" 1200bps, they
  172. couldn't put that signal onto the engineering subcarrier anyway.  
  173.  
  174. For a while, project folks were working on a scheme to read short pieces
  175. of tape-recorded data into the on-board computer's memory, then play it
  176. back slowly over the 1200bps engineering data stream.  The read-out,
  177. though, can't "take over" the 1200bps stream -- it only gets a part of
  178. it (I think about 100bps).  Now consider that most of the "missing" 1%
  179. of Venus consists of missed orbits (so your radar data will be
  180. occasional complete swaths, each of which nearly fills the surviving
  181. tape recorder).  Now, the tape recorder holds a couple of gigabytes of
  182. data, transmit it back at 100 bps when you have DSN coverage (last I
  183. heard, about 6 hours every day after TEX)...
  184.  
  185. As for why high-rate playback can't occur in the first place, both
  186. telecom "strings" are wounded.  In one, the signal "addition" circuitry
  187. is dead (high-rate data subcarrier doesn't even show up); in the other,
  188. part of the telecom circuitry is outputting a spurious tone (kind of a
  189. microwave "whistle") that sits very nearly on top of the high-rate data
  190. subcarrier signal.  The only way to get rid of this tone is to heat the
  191. transmitter to just short of the point where the solder on the circuit
  192. boards will start to melt...
  193.  
  194. Another "slight" wrinkle to this situation is the question of staffing.
  195. In the interests of saving development money, Congress mandated that
  196. Magellan need lots of care & feeding from the ground (autonomy = $).
  197. So, you need to hang on to the people that generate mapping parameters
  198. for the radar and attitude control, all the radar ops folks, lotsa
  199. flight people to do the "tweaking" for the tape-recorder-to-computer
  200. kludge, etc.  Now consider that most of these people have already been
  201. "encouraged" to find other employment, and you'll get the picture.
  202.  
  203. My $0.02
  204. Eric Seale
  205.  
  206. ------------------------------
  207.  
  208. Date: 26 Mar 1993 23:47:29 GMT
  209. From: "Peter G. Ford" <pgf@space.mit.edu>
  210. Subject: Magellan Update - 03/22/93
  211. Newsgroups: sci.space,sci.astro,alt.sci.planetary
  212.  
  213. In article 1ovckaINN2kl@rave.larc.nasa.gov, sdd@larc.nasa.gov (Steve Derry) writes:
  214. >Another alternative would be to map small selected areas of high interest
  215. >and play the data back at the current 1200bps rate.  By the time that TEX 
  216. >and cycle 5 gravity mapping is complete, the target areas could be selected.
  217. >If they were small enough, and spaced far enough apart, then the data could 
  218. >be stored onboard during mapping orbits (only mapping over a small latitude
  219. >range), and played back at slow rate after the target area has been covered.
  220. >Alternatively, portions of the data could be played back between mapping 
  221. >passes, but this would make operations a bit more complex.
  222. >
  223.  
  224. It's a nice idea, but you cannot just isolate a small portion of a raw
  225. radar signal and extract from it a high-resolution image of a small
  226. patch of ground.  The surface echoes are re-distributed in time and in
  227. frequency, and you'd need about a megabyte of raw Magellan data in
  228. order to generate the first patch of high-resolution image. After that,
  229. the relationship is quite linear.  Also, I don't think that the tape
  230. recorders that store the radar data can be down-linked at 1200bps,
  231. since the latter is intended for engineering data only, and the
  232. high-rate telemetry takes a different path.
  233.  
  234. Peter Ford
  235. MIT Center for Space Research
  236.  
  237. ------------------------------
  238.  
  239. Date: Sat, 27 Mar 1993 01:10:42 GMT
  240. From: Tom A Baker <tombaker@world.std.com>
  241. Subject: Speculation: the extension of TCP/IP and DNS into large light lag enviroments
  242. Newsgroups: alt.internet.services,sci.space
  243.  
  244. In article <1ovhnjINNpv7@gap.caltech.edu> sean@ugcs.caltech.edu (M. Sean Bennett) writes:
  245. >As man moves outward into space it will become essential to provide an information
  246. >structure for communication of data.
  247. >
  248. >    The current set of protocols make no alowance for light 'lag' between
  249. >targets of wide divergence. (Mars-Earth). The current DSN is expensive to
  250.  
  251. Now hold on there.  Even terrestrial protocols take notice of "lightspeed
  252. delay".  And transmissions over satellite links in the Clarke orbit
  253. require special parameters for their error correction protocols.  They
  254. don't use XMODEM or Kermit; there is something like a 570 mS round trip
  255. time, so the handshaking is arranged with that in mind.
  256.  
  257. >    We need some form of ISO standard (I know they are hard to set,
  258. >but if NASA/GlavCosmos publish a protocol it will be the defacto standard)
  259.  
  260. I do think we will indeed have a standard, when the need arises.  Until
  261. that time, we will have to wait to learn of the resources available then.
  262.  
  263. I for one would be tickled pick if we could set up optical fiber cables
  264. between the two planets.  And don't say that is flatly absolutely
  265. impossible.
  266.  
  267. tom
  268.  
  269. ------------------------------
  270.  
  271. Date: 27 Mar 93 01:55:52 GMT
  272. From: Pat <prb@access.digex.com>
  273. Subject: Stockman, Mark, and Keyworth (was Re: Flight time comparison...)
  274. Newsgroups: sci.space
  275.  
  276. In article <1993Mar25.235008.22396@ee.ubc.ca> davem@ee.ubc.ca (Dave Michelson) writes:
  277. >sure, the best of intentions.  It's not the first time technical people
  278. >have jumped on such a bandwagon (von Braun did so at Peenemunde) and not
  279.  
  280. And I thought It was because Von Braun wanted to further the cause
  281. of aryan peoples everywhere:-)
  282.  
  283. No, No,  Dennis, put down the flame thrower.
  284.  
  285. Quick, Bill, Get me my Nomex Underwear, AAAIIIEEEEEEEE....
  286.  
  287. ------------------------------
  288.  
  289. Date: Fri, 26 Mar 1993 20:36:14 GMT
  290. From: Paul Dietz <dietz@cs.rochester.edu>
  291. Subject: Timid Terraformers (was Re: How to cool Venus)
  292. Newsgroups: sci.space
  293.  
  294. In article <24318@ksr.com> jfw@ksr.com (John F. Woods) writes:
  295.  
  296. > However, the surface of venus is probably oxygen-poor; most of the
  297. > carbon dioxide in the atmosphere was baked out of the surface rocks,
  298. > and if they ever cool below red-heat, they may be ready to react with
  299. > whatever atmosphere remains.  It might be embarassing to blow off the
  300. > entire current excess, cool Venus off a bit, and then suddenly wind up
  301. > with a vacuum when the surface rocks suck all the remainingt carbon
  302. > dioxide back in... :-)
  303.  
  304. What does CO2 have to do with the oxygen content of Venus's crust?
  305. Most of the oxygen on the inner planets is in the form of silicates,
  306. mostly Mg-Fe silicates in the mantles.  The very top of Venus is
  307. likely somewhat reduced compared to Earth, as there has been no
  308. biological carbon pump to maintain an oxidation gradient across the
  309. lithosphere, but there is still plenty of oxygen in the rocks.
  310.  
  311. CO2 is not going to be sucked out of the atmosphere by reaction with
  312. oxygen-poor materials.  Instead, it reacts with silicates to make
  313. carbonates and silica (or, with oxides to make carbonates).
  314.  
  315. Talk of terraforming Venus should also keep in mind that the *crust*
  316. has to be cooled off.  This could take longer than just cooling the
  317. atmosphere, as rock is not very thermally conductive.
  318.  
  319.     Paul
  320.  
  321. ------------------------------
  322.  
  323. Date: Fri, 26 Mar 1993 21:22:20 GMT
  324. From: Chris Schiller <chris@cdc.hp.com>
  325. Subject: Venus Atmosphere Paper (long)
  326. Newsgroups: sci.space
  327.  
  328. Below is a paper on the atmosphere of Venus that I wrote for a class
  329. a few years ago.  I thought it might be helpful in the recent discussions
  330. here.  Reading through it again, I feel that it is a good
  331. examination of the atmosphere, but some of the "must have" statements
  332. are probably on shakey ground.  Sorry the tables and figure are not
  333. present, but news is still ascii.  References are at the end.
  334.  
  335. Chris Schiller
  336. chris@cdc.hp.com
  337.  
  338.  
  339. --------------------------------------------------------------------
  340.  
  341.  
  342.  
  343.           The planet Venus was studied through the use of a spacecraft
  344.       for the first time in 1962 by the Mariner II craft.  It had
  345.       been studied by Earth based instruments from the time of the 
  346.       introduction of the telescope.  After Mariner II both Soviet
  347.       and American probes were sent to Venus to collect data which
  348.       could not be obtained from Earth.  Since the surface is
  349.       obscured in the visible spectrum by opaque clouds, and 
  350.       the geography is relatively uninteresting, the atmosphere
  351.                ^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^^ [what the hell is 
  352.                                                     Magellan for?  I think
  353.                                                     I should probably 
  354.                                                     retract this
  355.                                                     statement]
  356.       has attracted the overwhelming majority of study.  A great deal
  357.       of data were obtained through the seventies by mostly Soviet
  358.       probes which included soft landers.  These missions climaxed
  359.       in 1978 with the Soviet Venera 11 and 12, and the US  
  360.       Pioneer-Venus probes, of which the orbiter portion still 
  361.       operates and continues to provide data.
  362.            A commonly accepted model of solar system evolution
  363.           holds that Venus and Earth were formed of similar materials
  364.       under similar circumstances.  This is one of the more important
  365.       reasons for studying Venus: by understanding Venus we can
  366.       better understand the Earth.  Many similarities exist between
  367.       Earth and Venus.  Venus has .8 the mass of the Earth, .9 of the 
  368.       radius of the Earth, and is only 30 percent closer to the sun 
  369.       than the Earth.  There are also many significant differences.
  370.       Venus has a much hotter, opaque atmosphere.  Surface temperature
  371.       and pressure are 735 K and 90 atmospheres respectively.  The 
  372.       planet has an axial rotation period of 243 days and very little
  373.       inclination.  Water is almost absent on the planet.  Venus 
  374.       has obviously evolved an atmosphere very different from Earth's
  375.       atmosphere.
  376.            The most important aspect of the atmosphere is probably
  377.           its chemical composition.  The positively identified 
  378.       gases in the lower atmosphere include CO2, N2, H20, CO, HCL,
  379.       HF, SO2, S3, He, Ne, Ar, and Kr. (Moroz 1981)  Some of
  380.       the gases measured by the Pioneer-Venus gas chromatographs
  381.       are summarized with their concentrations in table 1.
  382.       (Oyama et al. 1979)
  383.  
  384.  
  385.  
  386.  
  387.                               Table 1
  388.           Carbon dioxide and nitrogen make up all but .1 % of the 
  389.       atmosphere with water having a mixing ratio in the range
  390.       1 X 10^-5 to 1 X 10^-3.  The different probes gave widely
  391.       varying measurements of the mixing ratio of water either
  392.       through experimental errors or through real variations
  393.       in the abundance of water.  The identification of O2 by 
  394.       Pioneer-Venus and of CO by other landers in the lower 
  395.       atmosphere suggests that the lower atmosphere is not 
  396.       in thermodynamic equilibrium since they cannot exist 
  397.       together in equilibrium.  (Moroz 1981)  Sulfur was expected 
  398.       to be found in the lower atmosphere in the form of COS, 
  399.       but was instead found in the form of SO2.  Only trace
  400.       amounts of COS were found by the landers.  It was found that
  401.       the ratios of the masses of the measured noble gases to total 
  402.       planetary mass (except for 40 weight Ar) is much greater than 
  403.       the same ratio for the Earth.  This suggests either a 
  404.       much greater endowment in the formation of the planet, an 
  405.       addition to the inventory by solar wind or a collection 
  406.       of solar wind irradiated matter.  The ratio for Ar 40 is 
  407.       1/4 that of the Earth.  This may be due to different 
  408.       planetary tectonics. On Venus the crust may not have been 
  409.       heated and overturned as it has on Earth, and the Ar 40 
  410.       is still trapped in rocks below the surface. 
  411.       (Pollack and Black 1982) The upper atmosphere consists mainly 
  412.       of CO2, CO, N2, O, and He with profiles shown in figure 1.  
  413.  
  414.  
  415.                              Figure 1
  416.       Oxygen is the most abundant above 155 km, with CO2 overtaking
  417.       at the 155 km height.  The source of the atomic oxygen and carbon
  418.       monoxide is probably the dissociation of CO2 by radiation, and 
  419.       these gases are transported to the lower atmosphere by 
  420.       eddy diffusion.  Above 200 km, He becomes the largest constituent. 
  421.       As with water, there is very little H2 in the atmosphere 
  422.       of Venus.  Any original H2, along with any produced from 
  423.       the decomposition of water, has probably been outgassed to space. 
  424.            Measured temperature profiles are shown in figures 2, and
  425.       with a blow-up of the lower levels, figure 3.  Below 40 km the
  426.       lapse rate of the measured temperatures dT/dz is about 8 K/km.
  427.  
  428.  
  429.  
  430.                        Figure 2                    Figure 3
  431.       This is very close to the adiabatic lapse rate, suggesting that
  432.       there is a very good mixing of the atmosphere at these altitudes.
  433.       (Seiff et al. 1979).  Above 40 km, the data deviates from the 
  434.       adiabatic rate to fit more closely the profile expected for
  435.       a gas in radiative equilibrium.  The most opaque clouds occur 
  436.       in the 49-50 km range, are heated by incoming radiation, 
  437.       and give rise to convective motion just above this level.
  438.       The data from the descending probes become erratic at this level.
  439.       Figure 2 shows that at about 85 km the atmosphere becomes
  440.       isothermal. This region extends up through the 110 km altitude.
  441.       Multiple measurements have shown that for a given latitude,
  442.       in the 65 to 100 km altitude, the day to night variations
  443.       in temperature are less than 5 K.  This shows that there
  444.       must be a very strong atmospheric circulation from the dayside
  445.       to the nightside.  Large temperature variations in a latitudinal 
  446.       direction, however, have been observed.  Temperatures will
  447.       drop from their equatorial highs some 25 K in the 60-80 deg
  448.       latitude range, and then rise back to the equatorial values
  449.       at the poles.  This characteristic is probably caused by 
  450.       a large, overturning cell with compression at the pole, and
  451.       rising gases at the 60-80 deg range. (Taylor et al. 1979)
  452.       The high surface temperature means that any water, CO2, or
  453.       N2 in the surface rocks have outgassed to the atmosphere.
  454.       Therefore, most of the original amounts of these gases 
  455.       must have been added to the atmosphere, with very little
  456.       trapped in the mantle.  This is in contrast to Earth, where 
  457.       water is trapped by temperature in the oceans, and CO2 is 
  458.       trapped in sedimentary rocks as a result of the liquid water.
  459.            The clouds of Venus, although by mass a small part of
  460.           the total atmosphere, are very important.  They 
  461.       block the view of the planet from 70 km to a large portion
  462.       of the electromagnetic spectrum including visible light.  
  463.       Their reflectivity of short wavelengths, and their absorption
  464.       of long wavelengths is a driving force in the climatic
  465.       equilibrium of Venus.  They provide a large part of the filtering
  466.       required for greenhouse heating of the lower atmosphere.  Four 
  467.       distinct layers were observed by the Pioneer-Venus landers.  
  468.       An upper layer, approximately 10 km in depth starting at 
  469.       68 km, contains particles 3 um in diameter and less.  
  470.       A middle layer, separated from the upper by a distinct 
  471.       boundary, is 6 km thick, and consists of 8 um or less 
  472.       particles.  The lower layer, only 4 km thick, is the densest 
  473.       layer, and the most opaque.  It also contains particles of 
  474.       all sizes less than 8 um.  A sub-layer is also present, 
  475.       extending from the bottom of the lower layer at 48 km, to 
  476.       approximately 31 km altitude.  This layer is better 
  477.       characterized as a region of haze of less than 1 um particles.
  478.       Measurement of the index of diffraction of the cloud layers
  479.       match those of 80% sulfuric acid (H2SO4) solution in water with the
  480.       corresponding particle size.  This match becomes less distinct
  481.       in the lower layers, where absorption spectrum show that other
  482.       admixtures must also be present, with FeCl2H2O, HBr, and 
  483.       elementary sulfur being likely candidates. (Moroz 1981)
  484.       The clouds of Venus are much less optically dense than those
  485.       of the Earth.  Absorption which would take place in tens
  486.       of meters on Earth, takes kilometers on Venus.  Large variations
  487.       in the density, particle size, and altitude of the clouds were
  488.       found by the different probes in different locations on the
  489.       planet.  These variations are probably real.  The circulation 
  490.       required for mixing of the atmosphere to obtain matching
  491.       thermal profiles must be intense.  The Venera 11 and 12  
  492.       spacecraft also detected low frequency pulses during descent
  493.       to Venus.  These are likely caused by thunderstorm activity
  494.       with cloud to cloud discharge causing the pulses.  The presence
  495.       of lightning opens the possibility of nitrogen compounds
  496.       forming in the lower atmosphere.
  497.            The atmosphere of Venus must be mixed in some manner
  498.           to redistribute the energy of the incoming solar radiation.
  499.       This energy must be moved away from the equatorial dayside
  500.       region.  This is the region of greatest heating.  The slow
  501.       rotation of Venus cannot provide much help in moving the energy.
  502.       A cross-section of measured wind velocities by three 
  503.       Pioneer-Venus probes are shown in figure 4. 
  504.  
  505.  
  506.  
  507.                               Figure 4
  508.       The atmosphere of Venus rotates in the same direction as 
  509.       the planetary rotation, but with a much higher velocity than 
  510.       the surface at most altitudes. This is termed "super-rotation". 
  511.       The angular velocity of Venus' atmosphere is small because 
  512.       of its relatively slow rotation.  This causes the coriolis 
  513.       force to be small everywhere, and the Rossby number to be 
  514.       much larger than one.  No cyclones or anti-cyclones should 
  515.       be found on Venus, and none have yet been observed.  The 
  516.       meridional wind at 50-60 km as seen in figure 4 is toward 
  517.       the equator, while the wind at 65 km is toward the poles.  
  518.       This implies that a Hadley cell is operating to redistribute 
  519.       energy to the polar regions.  The atmosphere is heated at 
  520.       the equator.  The gases rise, and flow outward to the poles, 
  521.       where the gases cool.  They then flow back to the equatorial 
  522.       region to replace the gases which rise.  Since the planet has 
  523.       almost no spin inclination to the sun, there are no seasonal 
  524.       variations in redistrubution patterns.  The mechanism for 
  525.       super-rotation is presently still debated, but a simulation 
  526.       which provides reasonable matching of wind profiles relies 
  527.       on momentum transfer provided by the meridional Hadley cell 
  528.       and large scale eddies. (Moroz 1981).  This general hypothesis 
  529.       is supported somewhat by studies of data from 1982 observations 
  530.       of circulation. (Baker and Leovy, 1985) and (Limaye et al. 1987)  
  531.       The 1982 data also shows a solar locked divergence of clouds 
  532.       around the local noon, as one would expect from the heating 
  533.       in that region. (Limaye 1987)  The observations seem
  534.       to point to a general solar tide with angular momentum
  535.       derived from interactions with the meridional circulation.
  536.            Above 100 km, the incoming ultraviolet radiation is
  537.           intense enough to ionize any atoms or molecules present.
  538.       Typical electron densities are shown in figure 5.
  539.  
  540.  
  541.  
  542.  
  543.                                  Figure 5
  544.       These look very similar to those found on Earth.  The profile
  545.       is caused by an increasing atmospheric density irradiated by
  546.       a more and more obscured incoming UV source.   The Venus
  547.       ionosphere was found to be extremely variable on both
  548.       the dayside and the nightside.  Orbiters would measure
  549.       a substantial density of ions on one orbit, and on the
  550.       subsequent one would find almost no ionized species for the
  551.       same altitude.  The Venus ionosphere is different from Earth's
  552.       ionosphere in the respect that it does not interact with 
  553.       a magnetic field produced by the planet.  The Earth has a 
  554.       relatively strong magnetic field which shapes and controls
  555.       the free ions.  It also interacts with the solar wind, causing
  556.       effects not seen at Venus.  The lack of a magnetic field
  557.       at Venus permits a stronger interaction of the ionosphere
  558.       with the solar wind.  The solar wind is also denser at Venus'
  559.       orbit.  The solar wind exerts a pressure on the ionosphere
  560.       of Venus, and compresses it.  This is shown simplified
  561.       in Figure 6.
  562.  
  563.  
  564.  
  565.                                Figure 6
  566.       The ionosphere is therefore sensitive to fluctuations in the 
  567.       solar wind.  A one-dimensional model (Stein and Wolff, 1982) 
  568.       shows that variations in the solar wind dynamic pressure over 
  569.       tens of minutes can produce tens of kilometers of height
  570.       variation in the density of the ionosphere.  The ionosphere
  571.       compresses, and then expands-a breathing.  This can have
  572.       several effects.  The compression results in heating, the
  573.       expansion in cooling.  The breathing could also contribute
  574.       to ion transport to the nightside.
  575.            The Venus probes discovered a substantial density of 
  576.           ions in the upper atmosphere of the nightside of the 
  577.       planet.  Since there is no source of energy on the nightside,
  578.       these ions must have come from the illuminated side of the
  579.       planet.  A two-dimensional model (Whitten et al. 1981) using
  580.       ion density differentials, shows that the observed nightside
  581.       ionosphere can be explained by diffusion of ions from the
  582.       dayside.  The ion drift velocities across the terminator 
  583.       estimated by the model are able to approximate those observed.
  584.       The nightside ionosphere has also been observed to have large
  585.       fluctuations in density.  Correlations (Cravens et al. 1981)
  586.       between the disappearance of the nightside ionosphere and
  587.       increased solar wind activity have been made.  The solar
  588.       wind has great effects upon the both the dayside and nightside
  589.       ionospheric components.
  590.            A large amount of discussion has focussed on the origin 
  591.           and evolution of the atmosphere of Venus because of its
  592.       intimate relation to that of the Earth.  The matter that
  593.       makes up the planet has been theorized to come from three
  594.       sources.  The original proto-planetary matter from which the
  595.       primary planet condensed is likely the largest source. 
  596.       Subsequent collection of inner-planetary matter, both from 
  597.       the inner and outer solar system is the next source.  The 
  598.       final source is matter from the sun transported on the 
  599.       solar wind.  Once the planet condensed, an outgassing of H 
  600.       and He occurred.  This outgassing was either catastrophic or 
  601.       gradual depending on conditions such as temperature.  Explanations
  602.       have been theorized for the differences in the abundance of
  603.       gases including H2O, CO2, and the noble gases.  Other 
  604.       differences include the deuterium to hydrogen ratio of Venus
  605.           being 100 times that of the Earth.  Table 2 shows abundances 
  606.       for several gases on Venus, Earth, and Mars.  The first
  607.       column is the mixing ratio of the present atmosphere.  Column
  608.       x gives an enhancement factor for any near surface reservoirs,
  609.       and column r gives the ratio of the sum of the first two columns
  610.       to the total planetary mass.
  611.  
  612.  
  613.  
  614.                                  Table 2
  615.            The simplest, and most trivial explanation is that Venus
  616.           was originally endowed with the present differences, or close
  617.       to them, and that collection of matter and outgassing played
  618.       insignificant roles.  This is considered possible, though
  619.       unlikely.  Another model assumes that the Earth and Venus 
  620.       formed with similar original compositions, and differing
  621.       conditions caused them to diverge to their present state.
  622.       This is the most widely accepted version, and is supported
  623.       by much of the data.  A great deal of the total mass of 
  624.       the gas CO2 is locked in sedementary rocks on the Earth.
  625.       There is no such sedementation on Venus and almost all of the
  626.       available CO2 is in the atmosphere.  If one accounts for the
  627.       CO2 in Earth's rocks, the ratios of the mass of CO2 to the 
  628.       planetary mass is approximately the same.  This suggests
  629.       that both planets were endowed with equal proportions
  630.       of CO2.  The abundance of free oxygen on Earth is
  631.       explained by the continual replentishment by the biosphere.
  632.       On Venus, without a biospheric source of O2, the gas
  633.       would have combined long ago with other constituents.
  634.       The abundance of the noble gases on Venus has been theorized
  635.       to have resulted from collection of solar wind implanted
  636.       matter (Bogard 1987).  In this scenario, the matter which
  637.       became Venus was implanted with noble gases from the solar
  638.       wind while blocking this accretion in the pre-Earth matter.
  639.       This matter was collected by the proto-planet in its inner
  640.       orbit, and the gases remained because they were to massive
  641.       to outgas to space.  This is supported by the presence of 
  642.       noble gas implanted rocks from lunar sources.  Venus, with
  643.       its lack of magnetic field is also better able to collect 
  644.       matter from the solar wind.  However, the present rate of 
  645.       noble gas flow in the solar wind, if extrapolated over 4 billion
  646.       years, is still not sufficient to account for the noble gas 
  647.       abundance on Venus.  The rate may have been greater in the
  648.       earlier stages, but this is considered not probable.
  649.       The near absence of water on Venus must be explained in relation
  650.       to the relative abundance of it on Earth.  The high temperatures
  651.       on Venus mean that any water must be in the gaseous state.
  652.       This permits a certain fraction to be exposed to decomposing
  653.       UV radiation in the upper atmosphere.  Once freed, the hydrogen
  654.       will outgas to space.  The decomposed water will be replaced
  655.       with more from below, and the process will continue until
  656.       all of the hydrogen part of the water has escaped the planet.
  657.       The ratio of deuterium to hydrogen is explained in this
  658.       case by the retention of the original deuterium due to 
  659.       its much slower outassing rate.  It has been proposed 
  660.       (Grinspoon and Lewis, 1987) that the amount of water left 
  661.       on Venus cannot be left from the original in the above process.  
  662.  
  663.       With no outside source, the mixing ratio of water, over the 
  664.       5 billion years of possible outgassing, must be smaller than 
  665.       observed.  They suggest that cometary impacts have provided 
  666.       a continuous, if not punctuated, source of water on Venus.  
  667.       The deuterium to hydrogen ratio predicted by this model, 
  668.       however, is larger than the observed ratio.  Such 
  669.       disprepancies might be explained by very recent cometary 
  670.       impacts such as parts of the same proposed comet cloud 
  671.       that may have caused the cretacious extinctions on Earth.
  672.            The process which led to the high temperatures on Venus,
  673.           which in turn led to the loss of water and the accumulation
  674.       of carbon dioxide, have also been studied.  A study of 
  675.       the runaway greenhouse effect (Kasting 1987) suggests that 
  676.       a solar flux 1.4 times that presently at the Earth would
  677.       cause thermal runaway.  This was approximately the flux
  678.       at Venus early in the solar system's history.  His model
  679.       is independent of CO2 in the atmosphere.  A planet with
  680.       the amount of water now on Earth, with a solar flux
  681.       equal to 1.4So, would have its temperature rise, which
  682.       would evaporate more water, which would in turn absorb
  683.       more radiation.  This positive feedback would result in
  684.       a surface temperature of 1500 K, giving a steam atmosphere,
  685.       and a subsequent loss of hydrogen by photodissociation and
  686.       outgassing.  Once the process is started it insures that
  687.       all the water, including any trapped in surface rocks, is
  688.       lost because of the loss of hydrogen.  Earth, possibly
  689.       because of its lower solar flux, cloud cover, or extraction
  690.       of CO2 from the atmosphere, has remained a cooler planet and
  691.       retained the present water abundance.
  692.            Planetary probes to Venus in the 1970's amassed a large
  693.           amount of data on the atmosphere of the planet.  The 
  694.       atmosphere's composition, structure, and dynamics were 
  695.       measured.  From the data scientists have theorized reasonable
  696.       models for the clouds, the ionosphere, and the chemical 
  697.       processes involved in the present atmosphere and in its 
  698.       evolution.  Continued study is required to fully
  699.       understand the mechanism of super-rotation, the clouds in 
  700.       the polar regions, and formation of the cloud layers.
  701.       The chemical composition the surface rocks would be of 
  702.       special interest.  The Magellan probe, scheduled for launch
  703.       in early 1989, will provide high-resolution maps of the
  704.       planet along with other data available through its high
  705.       power radar.  Unfortunately, no surface lander or descent 
  706.       spacecraft is currently scheduled for a mission to 
  707.       Venus.
  708.                      
  709.  
  710.  
  711.                         References
  712.  
  713.      Primary:
  714.  
  715.       Moroz, V. I.:1981, The Atmosphere of Venus, Space Science Reviews 35, 1
  716.  
  717.      Other:
  718.  
  719.       Baker, N. L., Leovy, C. B.:1985, Zonal Winds near Venus' Cloud Top Level,
  720.        Icarus 69, 202
  721.  
  722.       Bogard, D. D.:1987, On the Origin of Venus' Atmosphere, Icarus 74, 3
  723.  
  724.       Bougher, S. W. et al.:1986, Venus Mesosphere and Thermosphere, Icarus 68,
  725.        284
  726.  
  727.       Cimino, J.:1982, The Composition and Vertical Structure of the Lower
  728.        Cloud Deck on Venus, Icarus 51, 334
  729.  
  730.       Cravens, T. E. et al.:1981, Disappearing Ionospheres on the Nightside 
  731.            of Venus, Icarus 51, 271
  732.  
  733.       Colin, L.:1979, Encounter with Venus, Science 203, 743
  734.  
  735.       Grinspoon, D. H., Lewis J. S.:1987, Cometary Water on Venus: Implications
  736.            of Stochastic Impacts, Icarus 74, 21
  737.  
  738.       Hoffman, J. H. et al.:1979, Venus Lower Atmospheric Composition,
  739.            Science 203, 800
  740.  
  741.       Kasting, J. F.:1987, Runaway and Moist Greenhouse Atmospheres and the 
  742.        Evolution of Earth and Venus, Icarus 74, 472
  743.  
  744.       Keating, G. M. et al.:1979, Venus Thermosphere: Drag Measurements, 
  745.            Science 203, 772
  746.  
  747.       Kliore, A. J.:1979, Initial Pioneer Venus Magnetic Field Results: Dayside
  748.        Observations, Science 203, 745
  749.  
  750.       Knollenberg, R. G., Hunten, D. M.:1979, Clouds of Venus: Particle Size
  751.        Distrubution Measurements, Science 203, 792
  752.  
  753.       Limaye, S. S. et al.:1987, Venus: Cloud Level Circulation during 1982 I,
  754.        Icarus 73, 193
  755.  
  756.       Limaye, S. S. et al.:1987, Venus: Cloud Level Circulation during 1982 II,
  757.        Icarus 73, 193
  758.  
  759.       Luhmann, J. G.:1986, The Solar Wind Interaction with Venus, Space Science
  760.            Reviews 44, 241
  761.  
  762.       Niemann, R. E. et al.:1979, Venus Upper Atmosphere Neutral Composition, 
  763.        Science 203, 770
  764.  
  765.       Oyama, V. I. et al.:1979, Venus Lower Atmospheric Composition,
  766.            Science 203, 802
  767.  
  768.       Pollack, J. B., Black D. C.:1982, Noble Gases in Planetary Atmospheres,
  769.        Icarus 51, 169
  770.  
  771.       Ragent, B., Blamont, J.:1979, Preliminary Results of the Pioneer
  772.        Venus Nephelometer Experiment, Science 203, 790
  773.  
  774.       Rossow, W. B.:1977, Cloud Microphysics: Analysis of the Clouds of Earth,
  775.        Venus, Mars, and Jupiter, Icarus 36, 1
  776.  
  777.       Seiff, A. et al:1979, Structure of the Venus Atmosphere up to 100
  778.        Kilometers, Science 203, 787
  779.  
  780.       Shimazaki, T. et al.:1984, The Dayside Venus Ionosphere, Icarus 60, 654
  781.  
  782.       Steffes P. G., Eshleman V. R.:1982, Sulfuric Acid Vapor and Other Cloud-
  783.        Related Gases in the Venus Atmosphere, Icarus 51, 322
  784.  
  785.       Stein, R. F., Wolff, R. S.:1982, The Dynamics of the Venus Ionosphere,
  786.        Icarus 51, 296
  787.  
  788.       Stewart, A. I. et al.:1979, Ultraviolet Spectroscopy of Venus, 
  789.            Science 203, 777
  790.  
  791.       Taylor, F. W. et al.:1979, Infrared Remote Sounding of the Middle
  792.        Atmosphere of Venus from the Pioneer Orbiter, Science 203, 779
  793.  
  794.       Taylor, H. A. et al.:1981, Observed composition of the Ionosphere of     
  795.        Venus, Icarus 51, 283
  796.  
  797.       Whitten, R. C. et al.:1981, The Venus Ionosphere at Grazing Incidence
  798.        of Solar Radiation, Icarus 51, 261
  799.  
  800.       Yung, Y. L., Demore, W. B.:1981, Photochemistry of the Stratosphere
  801.        of Venus: Implications for Atmospheric Evolution, Icarus 51, 199
  802.  
  803.       Zahn, U. v. et al.:1979, Venus Thermosphere, Science 203, 768
  804.  
  805. ------------------------------
  806.  
  807. End of Space Digest Volume 16 : Issue 376
  808. ------------------------------
  809.