Венера (планета)

Венера (снимок в ультрафиолетовых лучах, искусственные цвета)

Химический состав венерианской атмосферы

Вертикальное строение атмосферы Венеры

Изменение с высотой температуры и давления в атмосфере Венеры

Парниковый эффект в атмосфере Венеры

Поверхность Венеры (радарное сканирование)

Перепады высот и основные районы (1 полушарие)

Перепады высот и основные районы (2 полушарие)

Венера (внутреннее строение)

Вене́ра — вторая по удалённости от Солнца планета Солнечной системы. Венера — внутренняя планета, и на земном небе не удаляется от Солнца дальше 48°. Венера — третий по яркости объект на небе; её блеск уступает только блеску Солнца и Луны. Она относится к числу планет, известных человечеству с древнейших времён.

Основные сведения

Среднее расстояние Венеры от Солнца 108 млн км (0,723 а. е.). Её орбита очень близка к круговой — эксцентриситет составляет всего 0,0068. Период обращения вокруг Солнца равен 224,7 суток; средняя орбитальная скорость — 35 ^км/_с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 3,4°. Венера вращается вокруг своей оси, наклонённой к плоскости орбиты на 2°, с востока на запад, т. е. в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет. Один оборот вокруг оси занимает 243,02 суток. Комбинация этих движений даёт величину солнечных суток на планете 116,8 земных суток. Интересно, что один оборот вокруг своей оси по отношению к Земле Венера совершает за 146 суток, а синодический период составляет 584 суток, т. е. ровно вчетверо дольше. В результате, в каждом нижнем соединении Венера обращена к Земле одной и той же стороной. Пока неизвестно, является ли это совпадением, или же здесь действует гравитационное притяжение Земли и Венеры. По размерам Венера довольно близка к Земле. Радиус планеты равен 6051,8 км (95 % земного), масса — 4,87×10²⁴кг (81,5 % земной), средняя плотность — 5,24 ^г/_см³. Ускорение свободного падения равно 8,87 ^м/_с², вторая космическая скорость — 10,4 ^км/_с.

Атмосфера

Хотя Венера является самой близкой к Земле планетой, исследование её поверхности началось совсем недавно. Дело в том, что от взгляда земного наблюдателя поверхность планеты скрыта облачным покровом. Впрочем, даже если бы не было облаков, атмосфера Венеры настолько плотная, что сквозь неё разглядеть поверхность не удалось бы. Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (почти 4 %). Водяной пар и кислород содержатся в ней в следовых количествах (0,02 % и 0,1 %). Давление у поверхности достигает 93 атм, температура — 737 К. Это превышает температуру поверхности Меркурия, находящегося вдвое ближе к Солнцу. Причиной столь высокой температуры на Венере является парниковый эффект, создаваемый плотной углекислотной атмосферой. Плотность атмосферы Венеры всего в 14 раз меньше плотности воды. Интересно, что, несмотря на медленное вращение планеты, перепада температур между дневной и ночной стороной планеты не наблюдается — настолько велика тепловая инерция атмосферы. Облачный покров расположен на высоте 30 — 60 км и состоит из нескольких слоёв. Их химический состав пока не установлен. Предполагается, что в них могут присутствовать капельки концентрированной серной кислоты, соединения серы и хлора. Измерения, проведённые с борта космических аппаратов, спускавшихся в атмосфере Венеры, показали, что облачный покров не очень плотный, и, скорее, напоминает лёгкую дымку. В ультрафиолетовом свете облачный покров выглядит как мозаика светлых и тёмных полос, вытянутых под небольшим углом к экватору. Их наблюдения показывают, что облачный покров вращается с востока на запад с периодом 4 суток. Это означает, что на уровне облачного покрова дуют ветры со скоростью 100 ^м/_с. О нерешённых проблемах, связанных с атмосферой планеты, высказался сотрудник Института

исследований Солнечной системы общества Макса Планка (ФРГ) Дмитрий Титов:

Практически вся её атмосфера вовлечена в один гигантский ураган: она вращается вокруг планеты со скоростью, достигающей 120 — 140 метров в секунду у верхней границы облаков. Мы пока совершенно не понимаем, как это происходит и что поддерживает это мощнейшее движение. Ещё один пример: известно, что основной серосодержащий газ на Венере — это двуокись серы. Но когда мы начинаем моделировать химию атмосферы на компьютере, то выясняется, что двуокись серы должна быть „съедена“ поверхностью в течение геологически короткого времени. Этот газ должен исчезнуть, если нет какой-то постоянной подпитки. Её приписывают, как правило, вулканической активности.

Климат

Температура на поверхности Венеры (на уровне среднего радиуса планеты)  —  около 750 К (475 °C), причём её суточные колебания незначительны. Давление — около 100 атм, плотность газа почти на два порядка выше, чем в атмосфере Земли. Установление этих фактов явилось разочарованием для многих исследователей, полагавших, что на этой, так похожей на нашу, планете условия близки к тем, что были на Земле в каменноугольный период, а следовательно, там и похожая биосфера. Первые определения температуры, казалось, могли оправдать такие надежды, но уточнения (в частности, при помощи спускаемых аппаратов) показали, что благодаря парниковому эффекту возле поверхности Венеры исключено всякое существование жидкой воды. Этот эффект в атмосфере планеты, приводящий к сильному разогреванию поверхности, создают углекислый газ и водяной пар, которые интенсивно поглощают инфракрасные (тепловые) лучи, испускаемые нагретой поверхностью Венеры. Температура и давление сначала падают с увеличением высоты. Минимум температуры 150 — 170 К ((-125) — (-105)°С) определён на высоте 100 — 120 км, а по мере дальнейшего подъёма температура растёт, достигая на высоте 12 тыс. км 600 — 800 К (325—525°С). Ветер, весьма слабый у поверхности планеты (не более 1 ^м/_с), на высоте свыше 50 км усиливается до 150 ^м/_с. Наблюдения с автоматических космических станций обнаружили в атмосфере грозы.

Поверхность и внутреннее строение

Исследование поверхности Венеры стало возможным с развитием радиолокационных методов. Наиболее подробную карту составил американский аппарат «Магеллан», заснявший 98 % поверхности планеты. Картографирование выявило на Венере обширные возвышенности. Крупнейшие из них — Земля Иштар и Земля Афродиты, сравнимые по размерам с земными материками. На поверхности планеты также выявлены многочисленные кратеры. Вероятно, они образовались, когда атмосфера Венеры была менее плотной. Значительная часть поверхности планеты геологически молода (порядка 500 млн лет). 90 % поверхности планеты покрыто базальтовой лавой. Предложено несколько моделей внутреннего строения Венеры. Согласно наиболее реалистичной из них, на Венере имеется три оболочки. Первая — кора — толщиной примерно 16 км. Далее — мантия, силикатная оболочка, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты. Поскольку собственное магнитное поле планеты отсутствует, то следует считать, что в железном ядре нет перемещения заряженных частиц — электрического тока, вызывающего магнитное поле, следовательно, движения вещества в ядре не происходит, то есть оно находится в твердом состоянии. Плотность в центре планеты достигает 14 ^г/_см³. Интересно, что все детали рельефа Венеры носят женские имена, за исключением высочайшего горного хребта планеты, расположенного на Земле Иштар близ плато Лакшми и названного в честь Джеймса Максвелла.

Рельеф

«Венера-15» и «Венера-16» в 1983—1984 годах произвели с помощью радиоволн картографирование большей части северного полушария. Американский «Магеллан» с 1989 по 1994 год произвёл более детальное (с разрешением 300 м) и почти полное картографирование поверхности планеты. На ней обнаружены тысячи древних вулканов, извергавших лаву, сотни кратеров, горы. Поверхностный слой (кора) очень тонок; ослабленный высокой температурой, он даёт много возможностей лаве вырваться наружу. Венера — самое активное небесное тело, вращающееся вокруг Солнца. Два венерианских континента — Земля Иштар и Земля Афродиты — по площади не меньше Европы каждая. Низменности, похожие на океанские впадины, занимают на Венере только одну шестую поверхности. Горы Максвелла на Земле Иштар возвышаются на 11 км над средним уровнем поверхности. Кстати, горы Максвелла, а также области Альфа и Бета являются единственными исключениями из правила, принятого МАС. Всем остальным районам Венеры даны женские имена, в том числе русские: на карте можно найти Землю Лады, равнину Снегурочки и даже каньон Бабы-Яги. [1] Ударные кратеры — редкий элемент венерианского пейзажа. На всей планете имеется лишь около 1000 кратеров. На снимке два кратера диаметрами около 40 — 50 км. Внутренняя область заполнена лавой. «Лепестки» вокруг кратеров представляют собой участки, покрытые раздробленной породой, выброшенной наружу во время взрыва при образовании кратера.

Наблюдение Венеры

Вид с Земли

Венеру легко распознать, так как по блеску она намного превосходит самые яркие из звёзд. Отличительным признаком планеты является её ровный белый цвет. Венера, так же, как и Меркурий, не отходит на небе на большое расстояние от Солнца. В моменты элонгаций Венера может удалиться от нашей звезды максимум на 48°. Как и у Меркурия, у Венеры есть периоды утренней и вечерней видимости: в древности считали, что утренняя и вечерняя Венеры — разные звёзды. Венера — третий по яркости объект на нашем небе. В периоды видимости её блеск в максимуме около m = −4,4. В телескоп, даже небольшой, можно без труда увидеть и пронаблюдать изменение видимой фазы диска планеты. Их впервые наблюдал в 1610 году Галилей. Атмосферу на Венере открыл М. В. Ломоносов 6 июня 1761 г. (по новому стилю).

Прохождение по диску Солнца

Венера на диске солнца

Так как Венера является внутренней планетой по отношению к Земле, земной наблюдатель может наблюдать её прохождение по диску Солнца, когда при виде с Земли в телескоп её можно видеть в виде маленького чёрного диска. Однако, это явление является одним из самых редких в Солнечной системе. Примерно в течение двух с половиной столетий случается четыре прохождения — два декабрьских и два июньских. Ближайшее произойдёт 6 июня 2012 года. Впервые наблюдал прохождение Венеры по диску Солнца 4 декабря 1639 года английский астроном Джеримайя Хоррокс (1619—1641) Он же это явление предвычислил. Особый интерес для науки представляли наблюдения «явления Венеры на Солнце», которые сделал М. В. Ломоносов 6 июня 1761 года. Это прохождение наблюдалось во всём мире, но только Ломоносов обратил внимание на то, что при соприкосновении Венеры с диском Солнца вокруг планеты возникло «тонкое, как волос, сияние». Такой же светлый ореол наблюдался и при схождении Венеры с солнечного диска. Ломоносов дал правильное научное объяснение этому явлению, считая его результатом преломления солнечных лучей в атмосфере Венеры. «Планета Венера — писал он,— окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного». Так впервые в истории астрономии, ещё за сто лет до открытия спектрального анализа, было положено начало физическому изучению планет. В то время о планетах Солнечной системы почти ничего не было известно. Поэтому наличие атмосферы на Венере Ломоносов рассматривал как неоспоримое доказательство сходства планет и, в частности, сходства между Венерой и Землёй.

Исследования планеты с помощью космических аппаратов

Венера довольно интенсивно исследовалась с помощью космических аппаратов. Первым космическим аппаратом, предназначавшимся для изучения Венеры, была советская «Венера-1». После попытки достижения Венеры этим аппаратом, запущенным 12 февраля 1961, к планете направлялись советские аппараты серии «Венера», «Вега», американские «Маринер», «Пионер-Венера-1», «Пионер-Венера-2», «Магеллан». В 1975 космические аппараты «Венера-9» и «Венера-10» передали на Землю первые фотографии поверхности Венеры; в 1982 «Венера-13» и «Венера-14» передали с поверхности Венеры цветные изображения. Впрочем, условия на поверхности Венеры таковы, что ни один из космических аппаратов не проработал здесь более двух часов. 9 ноября 2005 состоялся запуск к планете европейского аппарата «Венера Экспресс». 11 апреля 2006 года аппарат вышел на орбиту вокруг планеты. 24 октября 2006 и 5 июня 2007 года около Венеры совершал гравитационные маневры аппарат NASA — MESSENGER, направляющийся к Меркурию. Отличные панорамы поверхности Венеры, полученные советскими спускаемыми аппаратами и обработанные с помощью современных методов Доном Митчеллом, находятся здесь.

Дополнительные сведения

Cпутник Венеры

Венера наряду с Меркурием считается планетой, не имеющей естественных спутников. Однако между 1672 и 1892 было принято рассматривать в качестве её спутника объект, впервые наблюдавшийся Джованни Кассини и получивший наименование Нейт (в честь древнеегипетской богини охоты). Позже одни наблюдатели сообщали, что видели спутник, в то время как другие утверждали, что не смогли его найти, несмотря на все приложенные усилия. Скорее всего, наблюдения спутника были оптическими иллюзиями — изображение Венеры настолько яркое, что свет от неё отражается от глаза наблюдателя и попадает обратно внутрь телескопа, где создает второе изображение меньшего размера. Также возможно, что Кассини спутал спутник с астероидом, проходившим поблизости, или звездой. [2]

Терраформирование Венеры

Венера — кандидат на терраформирование. По одному из планов предполагалось распылить в атмосфере Венеры генетически модифицированные сине-зелёные водоросли, которые, перерабатывая углекислый газ (атмосфера Венеры на 96 % состоит из углекислого газа) в кислород, значительно уменьшили бы парниковый эффект и понизили бы температуру на планете. Однако для фотосинтеза необходимо наличие воды, которой, по последним данным, на Венере практически нет (даже в виде паров в атмосфере). Поэтому для реализации такого проекта необходимо в первую очередь доставить на Венеру воду — например, посредством бомбардировки её водно-аммиачными астероидами или иным путём. Необходимо отметить, что на высоте ~ 50—100 км в атмосфере Венеры существуют условия, при которых могут существовать некоторые земные бактерии.

Литература

Короновский Н.Н. «Морфология поверхности Венеры» // Соросовский образовательный журнал.

См. также

• Программа Венера
• Венера-экспресс
• Вега (КА)
• Магеллан (космический аппарат)
• Маринер-10
• Пионер-Венера-1
• Пионер-Венера-2
• Колонизация Венеры
• Терраформирование планет
• Парниковый эффект
• Афродитография

Ссылки

• Информация о Венере
• Солнечная система. Планеты Солнечной системы. Венера
• Кривое зеркало Земли
• Открытие Венеры
• Снимки, сделанные советскими космическими аппаратами (англ.)
• Строение Венеры
• Венера
• Внутреннее строение Венеры
• Венера
• Морфология поверхности Венеры

Литература

• Венера раскрывает тайны