Планета Венера

Венера

Венеру - досить часто називають сестрою Землі через її подібність за розміром та близкості до Землі в сонячній системі.
   Поверхня Венери огорнута кислотними хмарами, які переміщуються зі сходу на захід зі швидкістю 370 км/год. За допомогою радара дослідного супутника Magellan ми маємо нагоду оглянути поверхню планети.

Характеристика Венери

Середня відстань від Сонця - 0.723 AU, 108.200.000 км;

Орбіта - 0.72 орбіти Землі;
  Орбітальний період - 224.7 Земних дня;
  Оберт довкола осі - 243 Земних дня (ретроградний);
  Нахил осі - 178 градусів;
  Ухил орбіти - 3.39 градуса;
  Середній радіус - 0.95 радіуса Землі;
  Середній діаметр - 12104 км;
Маса - 4.87 х 10^24 кг (0.815 маси Землі);
  Середня густина - 5250 кг/м^3;
  Поверховий тиск - 90 атмосфер;
  Середня температура - 453 С;
  Найвища точка планети - Maxwell Montes.
  Атмосфера: окис вуглецю - 96 %,
                      азот - 3 %,
                      водяна пара - 0.1 %.  

Друга по порядку від Сонця планета - Венера. У протилежність Меркурію, знайти її на небі дуже легко. Кожному траплялося помічати, якраз увечері на зовсім ще світлому небі загоряється "вечірня зірка". У міру того як гасне зоря, Венера стає все яскравішою , а коли зовсім стемніє і з'явиться багато зірок, вона різко виділяється серед них. Але світить Венера недовго. Проходить година-друга, і вона заходить. У середині ночі вона не з'являється ніколи, але зате буває час, коли її можна бачити зранку, перед світанком, в ролі "ранкової зірки". Вже зовсім розвидніється, давно зникнуть всі зірки, а красуня Венера все світить і світить на яскравому фоні ранкової зорі. По силі блиску Венера третє світило неба, якщо першим вважати Сонце, а другим - Місяць. Не дивно, що її можна іноді побачити і вдень - у вигляді білої точки на небі. Орбіта Венери лежить всередині земної орбіти, і вона оббігає навколо Сонця за 224 дні, або, 7.5 місяців. У тому, що Венера ближче до Сонця, ніж Земля, і криється причина особливостей її видимості. Подібно Меркурію, Венера може відійти від Сонця тільки на певну відстань, яка не перевищує 46 градусів. Тому вона заходить не пізніше, ніж через 3-4 години після заходу Сонця, і сходить не раніше, ніж за 4 години до настання ранку. Вже в найслабший телескоп видно, що Венера не точка, а куля, одна сторона якої освітлюється Сонцем, в той час як інша навантажена у темряву. Стежачи за Венерою з дня в день, можна помітити, що вона, подібно Місяцю і Меркурію, проходить всю зміну фаз. Венеру звичайно легко роздивитися в польовий бінокль. Бувають люди з таким гострим зором, що вони бачать серпик Венери навіть неозброєним оком. Це відбувається по двох причинах: по-перше, Венера порівняно велика, вона лише трохи менша земної кулі; по-друге, вона у відомих положеннях підходить до Землі близько, так що відстань до неї знижується з 259 до 40 млн. км. Це саме близьке до нас велике небесне тіло після Місяця. В телескоп Венера здається дуже великою, набагато більшою, ніж Місяць для неозброєного ока. Здавалося б, на ній можна розглянути багато всяких подробиць, наприклад гори, долини, моря, ріки. Насправді це не так. Скільки не роздивлялися астрономи Венеру, їх завжди осягало розчарування. Видима поверхня цієї планети завжди біла, одноманітна, і на ній нічого не видно, крім невизначених тьмяних плям. Чому це так? Відповідь на це питання дав великий російський вчений М. В. Ломоносов. Венера ближча до Сонця, ніж Земля. Тому іноді вона проходить між Землею і Сонцем, і тоді її можна побачити на фоні сліпучого сонячного диска у вигляді чорної точки. Правда, це буває дуже рідко. У останній раз Венера проходила перед Сонцем в 1882 р., а в наступний раз це буде в 2004 р.. Проходження Венери перед Сонцем в 1761 р. спостерігав в числі багатьох інших вчених М. В. Ломоносов. Уважно стежачи в телескоп за тим, як темний гурток Венери з'являється на вогненному фоні сонячної поверхні, він помітив нове, до того нікому невідоме явище. Коли Венера покрила диск Сонця більше, ніж на мостину свого поперечника, навколо іншої частини кулі Венери, що знаходилася ще на темному фоні неба, раптом з'явився вогненний обводок, тонкий, як волосина. Таке ж було видно і тоді, коли Венера сходила з сонячного диска. Ломоносов прийшов до висновку, що вся справа в атмосфері - шарі газу, який оточує Венеру. У цьому газі сонячні промені заломлюються, огинають непрозору кулю планети і з'являються для спостерігача у вигляді вогненного обводка. Підводячи підсумки своїм спостереженням, Ломоносов писав: "Планета Венера оточена знатною повітряною атмосферою..." Це було дуже важливим науковим відкриттям. Коперник довів, що планети подібні Землі по своєму руху. Галілей першими спостереженнями в телескоп встановив, що планети - це темні, холодні кулі, на яких буває день і ніч. Ломоносов довів, що на планетах, як і на Землі, може бути повітряний океан - атмосфера.Повітряний океан Венери багато в чому відрізняється від нашої, земної атмосфери. У нас бувають похмурі дні, коли в повітрі плаває суцільне непрозоре простирадло хмар, але буває і ясна погода, коли крізь прозоре повітря вдень світить Сонце, а вночі видно тисячі зірок. На Венері ж завжди похмуро. Її атмосфера весь час затягнута білим хмарним простирадлом. Його ми і бачимо, коли розглядаємо Венеру в телескоп. Тверда ж поверхня планети виявляється недоступною для спостережень: вона переховується за щільною хмарною атмосферою.А що ж знаходиться під цим хмарним простирадлом, на самій поверхні Венери? Чи є там материки, моря, океани, гори, ріки? Цього ми ще не знаємо. Хмарне простирадло не дає можливості помітити які-небудь подробиці на поверхні планети і з'ясувати, як швидко вони переміщаються через обертання планети. Тому нам невідомо, з якою швидкістю обертається Венера навколо осі. Про цю планету ми можемо лише сказати, що на ній дуже тепло, набагато тепліше, ніж на Землі, тому що вона ближче до Сонця. І ще встановлено, що в атмосфері Венери багато вуглекислого газу. Стосовно решти, то розказати про це зможуть тільки майбутні дослідники.

У центрі Сонячної системи знаходиться наша денна зірка - Сонце. Навколо нього разом з своїми супутниками обертаються 9 великих планет: Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун і Плутон.

Вік Сонячної системи був визначений вченими на основі лабораторного ізотопного аналізу земних скельних порід, а також метеорів і доставлених на Землю космічними апаратами зразків місячного грунту. Виявилося, що найбільш старі з них мають вік біля 4,5 млрд. років. Тому вважається, що всі планети сформувалися приблизно в один час - 4,5 - 5 млрд. років тому.

Венера, друга по близькості до Сонця планета, майже такого ж розміру, як Земля, а її маса більше за 80 % земних мас. Розташована ближче до Сонця, ніж наша планета, Венера отримує від нього в два рази більше світла і тепла, ніж Земля. Проте з тіньової сторони на Венері панує мороз більше за 20 градусів нижче нуля, оскільки сюди не попадають сонячні промені в течії дуже довгого часу. Вона має дуже щільну, глибоку і дуже хмарну атмосферу, що не дозволяє нам побачити поверхню планети. Атмосферу - газову оболонку, на Венері, відкрив М. У. Ломоносов, в 1761 році, що так само показало схожість Венери з Землею.

Середня відстань від Венери до Сонця 108,2 млн. км; вона практично постійна, оскільки орбіта Венери ближче до кола, ніж у будь-якої іншої планети. Часом Венера підходить до Землі на відстань, меншу 40 мільйонів км.

Древні греки дали цій планеті ім'я своєї кращої богині Афродіти, римляни ж потім переіменували по - своєму і назвали планету Венерою, що, загалом, одне і те ж. Однак трапилося це не відразу. Один час вважалося, що в небі знаходиться відразу дві планети. Точніше, тоді ще зірки, одна - сліпуче яскрава, була видна вранці, інша, така ж - увечері. Їх навіть називали по - різному, поки халдійські астрономи після довгих спостережень і ще більш довгих роздумів не прийшли до висновку, що зірка - то все - таки єдине, що робить їм честь як великим фахівцям.

Світло Венери так яскраве, що якщо на небі немає ні Сонця, ні Місяця, воно примушує предмети відкидати тіні. Однак, дивлячись в телескоп, Венера розчаровує, і не дивно, що до останніх років її вважали “планетою таємниць“.

У 1930 році про Венеру з'явилася деяка інформація. Було установлено, що її атмосфера складається, в основному, з вуглекислого газу, який здатний діяти як свого роду простирадло, затримуючи сонячне тепло. Були популярні дві картини планети. Одна малювала поверхню Венери майже повністю покритою водою, в якій могли розвиватися примітивні форми життя, - як це було на Землі мільярди років тому. Інша представляла Венеру як розжарену, суху і запорошену пустелю.

Ера автоматичних космічних зондів почалася в 1962 році, коли американський апарат “ Марінер - 2 “ пройшов поблизу Венери і передав інформацію, яка підтвердила, що її поверхня дуже гаряча. Було встановлено також, що період обертання Венери навколо осі - тривалий, біля 243 земних діб, - більше, ніж період обертання навколо Сонця ( 224, 7 діб ), тому на Венері “доба“ довша за рік і календар абсолютно незвичайний.

Тепер відомо, що Венера обертається в зворотньому напрямі - зі сходу на захід, а не із заходу на схід, як Земля і більшість інших планет. Для спостерігача на поверхні Венери Сонце сходить на заході, а заходить на сході, хоч насправді хмарна атмосфера повністю закриває небо.

Слідом за “Марінером - 2“ була здійснена м'яка посадка на поверхню Венери декількох автоматичних апаратів, що спускаються на парашуті через щільну атмосферу. При цьому була зареєстрована максимальна температура біля З, і тиск у поверхні майже в 100 раз більший, ніж атмосферний тиск на рівні моря на Землі.

“Марінер - 10“ наблизився до Венери в лютому 1974 року і передав перші знімки верхнього шару хмар. Цей апарат тільки один раз пройшов біля Венери - його основною метою була сама внутрішня планета - Меркурій. Однак знімки були високої якості і показали смугасту структуру хмар. Вони також підтвердили, що період обертання верхнього шара хмар всього лише 4 доби, так що будова атмосфери Венери не схожа на земну.

Тим часом американські радіолокаційні дослідження показали, що на поверхні Венери є великі по розміру, але дрібні кратери. Походження кратерів невідоме, але, оскільки в такій щільній атмосфері повинна бути сильна ерозія, по “геологічних“ стандартах вони навряд чи можуть бути дуже старими. Причиною виникнення кратерів може бути вулканізм, тому гіпотезу про те, що на Венері відбуваються вулканічні процеси, поки не можна виключити. Також на Венері знайдено декілька гірських областей. Самий великий гірський район - Іштар - по площі вдвічі перевищує Тібет. У центрі його на висоту 11км підіймається гігантський вулканічний конус. Було виявлено, що в хмарах міститься велика кількість сірчаної кислоти ( можливо, навіть фтористо - сірчаної кислоти ).

Наступний важливий крок був зроблений в жовтні 1975 року, коли два радянських апарати - “Венера - 9“ і “Венера - 10“ - здійснили керовану посадку на поверхню планети і передали на Землю знімки. Знімки були ретрансльовані орбітальними відсіками станцій, що залишалися на навколопланітной орбіті на висоті порядку 1500 км. Це був тріумф радянських вчених, навіть незважаючи на те, що і “Венера - 9“ і “Венера - 10“ вели передачі не більше за годину, поки не перестали раз і назавжди діяти через дуже високі температури і тиск.

Виявилося що поверхня Венери була обсипана гладкими скельними уламками, по складу схожими на земні базальти, багато з яких мали біля 1 м в перерізі. Поверхня була добре освітлена: по опису радянських вчених, світла було стільки, скільки буває в Москві в хмарний літній полудень, так що навіть не був потрібен прожектор апарату. Виявилося до того ж, що атмосфера не володіє надміру високими заломлюючими властивостями, як очікувалося і всі деталі ландшафту були чіткими. Температура на поверхні Венери дорівнювала З, а тиск в 90 раз перевищував тиск у поверхні Землі. Було виявлено, крім того, що шар хмар закінчується на висоті біля 30 км. Нижче знаходиться область гарячого їдкого туману. На висотах 50 - 70 км розташовуються могутні хмарні шари і дмуть ураганні вітри. У поверхні Венери атмосфера дуже щільна ( усього лише в 10 раз менше щільності води).

Венера аж ніяк не гостинний світ, як це передбачалося. Зі своєю атмосферою з вуглекислого газу, хмар з сірчаної кислоти і страшною спекою вона абсолютно не придатна для людини. Менш, ніж 20 років назад багато вчених вважали Венеру більш обіцяючим об'єктом для космічних досліджень, ніж Марс.

Результати астрономічних спостережень Венери.

У таблиці 1 наведені основні характеристики планети Венера, відомі з астрономічних спостережень ще до ери дослідження планет за допомогою космічних апаратів.

Таблиця 1. Порівняльні дані про Землю і Венеру

Венера - друга по відстані від Сонця і найближча до Землі планета Сонячної системи. Середня відстань від Сонця - 108 млн. км. Венеру видно на небі або після Заходу Сонця (вечірня зірка), або незадовго до його сходу (ранкова зірка). Венера - найяскравіше світило на небі після Сонця і Місяця, і при сприятливих умовах можна навіть спостерігати тінь від предметів, що створюється світлом Венери. Ця планета відома людям з глибокої старовини. Вже в 1610 році Галілей виробив перші телескопічні спостереження небесних світил і спостерігав зміну фаз у Венери, тобто зміну її видимої форми від диску до вузького серпа.

Існування атмосфери Венери було виявлене в 1761 році М.В. Ломоносовим при спостереженнях проходження її по диску Сонця.

Обертання будь-якої планети і орієнтування осі обертання в просторі звичайно вивчалися по спостереженнях різних деталей, видимих на її поверхні. Однак поверхня Венери постійно прихована щільною атмосферою і хмарним шаром, що закутує планету, що складається з сірчаної кислоти і що обертається набагато швидше, ніж сама планета. Тому параметри обертання Венери були визначені тільки після виникнення в 30-х роках нашого сторіччя і розвитку радіолокаційних спостережень. Цікаво, що Венера обертається в зворотну сторону в порівнянні з Землею і іншими планетами з нахилом осі обертання до площини орбіти майже 900. Через таке незвичайне поєднання напрямів і періодів обертання і звертання навколо Сонця зміна дня і ночі на Венері відбувається за 117 діб, тому день і ніч продовжуються по 58,5 діб.

У ХХ ст. за допомогою спектральних досліджень в атмосфері Венери знайдений вуглекислий газ, який виявився основним газом її атмосфери (96,5 %), до складу якої входить також біля 3 % азоту і невеликі кількості інертних газів, кисня, окислу вуглеводу, хлороводню і фтороводню. Крім того, в її атмосфері міститься біля 0,1 % водяної пари. Вуглекисла пара і водяна пара створюють в атмосфері Венери парниковий ефект (причиною якого є сильне поглинання цими газами теплового випромінювання), що приводить до сильного розігрівання поверхні планети. Температура її поверхні біля 5000С.

Малюнок Венери, зроблений А. Дольфюсом на обсерваторії Піків Міді, містить більші подробиці, ніж будь-яка фотографія, отримана з Землі, але деталі видимої поверхні настільки неясні, що їх важко змалювати точно. До того ж хмарне простирадло змінюється дуже швидко.

Дослідження Венери з допомогою АМС

До кінця 50-х років стало ясно, що наземні методи дослідження Венери не можуть дати істотно нової інформації. Методи оптичної, інфрачервоної і ультрафіолетової астрономії виявилися непридатними для дослідження підхмарної атмосфери планети. Запуск перших штучних супутників Землі, а потім посилка перших АМС до Місяця показали можливість вивчення Венери з близьких відстаней.

АМС першого покоління.

Першим дослідницьким апаратом, направленим землянами до іншої планети, стала автоматична станція "Венера-1", що стартувала 12 лютого 1961 року. Через три місяці вона пройшла на відстані біля 100 тисяч кілометрів від Венери і вийшла на орбіту супутника Сонця. Радіозв'язок з цією станцією продовжувався доти, поки відстань до Землі не перевищила 3 млн. км. і потім припинилася через вихід з ладу бортової апаратури. Основними задачами станції "Венера-1" були перевірка методів виведення космічних на міжпланетну трасу, перевірка наддалекого радіозв'язку і управління станцією, проведення фізичних досліджень в космосі.

У грудні 1962 року американський зонд "Марінер-2" пролетів на відстані 35 тисяч кілометрів від Венери, маючи на борту радіометр сантиметрового діапазону, магнітометр і ряд приладів для дослідження заряджених часток в космічному поросі. Результати магнітних вимірювань показали, що власне магнітне поле планети невелике (магнітний момент Венери не перевищує 5 - 10 % магнітного поля Землі). З точністю на 1,5 порядки більшої, ніж раніше з поверхні Землі, вдалося визначити відношення маси Сонця і Венери. За даними радіометра був зроблений висновок, що радиовипромінювання формується в нижній атмосфері Венери, а не в іоносфері, як це припускалося раніше.

У 1965 році до "найпрекраснішої із зірок небесних", так назвав Венеру Гомер, пішла "Венера-2 ", яка провела так звані польотні дослідження. АМС пролетіла на відстані 24 000 км від поверхні планети. Надійно працювали прилади для вимірювання космічних променів, магнітних полів, потоків заряджених часток і мікрометеоритів, радіопередавачі і вся система передачі результатів наукових спостережень. Розпрямлені крила сонячних батарей живили прилади і апаратуру електроенергією. Основна технічна проблема, що стояла перед конструкторами міжпланетної станції, полягала в забезпеченні її роботи під час спуску в атмосфері Венери в умовах величезних температур і тиску, а також в період аеродинамічного гальмування.

І ось наступив якісно новий етап: в 1965 році "Венера-3" уперше досягла поверхні планети, а 1967 року "Венера-4" уперше здійснила плавний спуск в її атмосфері і провела безпосередні фізико-хімічні дослідження. АМС "Венера-4" несла апарат, що спускається, який відділився перед входом автоматичної станції в атмосферу. АМС згоріла в щільних шарах атмосфери, а апарат, що спускається на парашуті плавно опустився в щільні шари атмосфери. Перший в історії людства сеанс міжпланетного радіозв'язку продовжувався 93 хвилини. Були виміряні в залежності від висоти щільність, тиск і температура атмосфери, проведений хімічний аналіз складу атмосфери. Апарат, що спускається був розрахований на тиск до 20 атмосфер, і передача даних припинилася до посадки на тверду поверхню Венери. Було встановлено, що вуглекислий газ є основним компонентом атмосфери (не менше за 95%), отримані межі змісту ряду інших компонентів, однозначно встановлено існування високого тиску і температур в атмосфері планети. На літаючому апараті виміряна воднева корона Венери, проведені спостереження заряджених часток і мікрометеоритів.

У 1967 р. через день після посадки "Венери-4" біля планети на відстані 4000 км пролетів американський "Марінер-5 ", за допомогою якого було досліджене проходження радіосигналу через атмосферу і іоносферу і проведені вимірювання водневої корони. По даним радіопросвічувания була отримана залежність температури і тиску від висоти в межах 90-35 км і концентрація електронів іоносфери.

Існування менше за щільну, ніж земна, водневу корону у Венери було виявлено вимірюваннями на космічних апаратах "Венера-4" і "Марінер-5". Для верхніх областей Венери характерний ряд особливостей, що визначаються фотохімією CO2 з можливою участю в комплексі реакцій води і галогенів, в умовах атомних і молекулярних взаємодій і взаємодії з сонячним вітром.

Основна мета запуску в 1969 році двох станцій "Венера-5" і "Венера-6" - збільшення проникнення в атмосферу Венери, підвищення точності вимірювань хімічного складу, параметрів атмосфери і відповідних ним висот. Корпус апарату,