Венера
Вторая от Солнца большая планета Солнечной системы. Одна из планет земной
группы, по своей природе подобная Земле, но меньше по размеру. Как и Земля,
она окружена достаточно плотной атмосферой, которая была открыта Михаилом
Васильевичем Ломоносовым 6 июня 1761г при прохождении Венеры по диску
Солнца. Он направил две экспедиции в Сибирь: в Иркутск (под руководством
Н. И. Попова) и в Селенгинск (во главе с С. Я. Румовским), организовал наблюдения
в Петербурге, на университетской обсерватории (А. Д. Красильников, Н. Т.
Курганов), сам же решил наблюдать дома в небольшую трубу с целью изучения
явления как такового.Когда чёрный диск Венеры уже сходил с солнечного диска, Ломоносов заметил, что тонкая дуга на краю Солнца изогнулась, как бы приподнятая диском Венеры, и образовался яркий выступ - "пупырь", по выражению Ломоносова. Затем "пупырь" лопнул и диск Венеры слился с тёмным фоном неба. Это явление позже, уже в ХХ в., получило название "явление Ломоносова". Предположив, что оно вызвано преломлением солнечных лучей в атмосфере Венеры, ученый подытожил свое исследование следующими словами: "По сим примечаниям господин советник Ломоносов полагает, что планета Венера окружена знатной воздушной атмосферою, таковой (лишь бы не большею), каковая обливается около нашего шара земного". Ломоносов опубликовал свой труд на русском и немецком языках, но он прошел незамеченным, и в 90-х гг. XVIII в. Уильям Гершель и немецкий астроном Иоганн Шретер вторично "открыли" атмосферу Венеры. Приоритет Ломоносова был восстановлен лишь в 50-х гг. XX в. усилиями российских астрономов.
Венера подходит к Земле ближе любой другой планеты и представляет собой самый яркий небесный объект (если не считать Солнца и Луны). Свет Венеры столь ярок, что если на небе нет ни Солнца, ни Луны, он заставляет предметы отбрасывать тени. Однако при взгляде в телескоп, Венера разочаровывает, и не удивительно, что до последних лет ее считали "планетой тайн". Древние греки дали этой планете имя своей лучшей богини Афродиты, римляне же потом переиначили по - своему и назвали планету Венерой, что, в общем, одно и то же. Однако случилось это не сразу. Одно время считалось, что в небе находится сразу две планеты. Вернее, тогда еще звезды, одна - ослепительно яркая, была видна утром, другая, такая же - вечером. Их даже называли по-разному, пока халдейские астрономы после долгих наблюдений и еще более долгих размышлений не пришли к выводу, что звезда-то все-таки одна, что делает им честь как большим специалистам.
Венера наряду с Меркурием считается планетой, не имеющей естественных спутников. В прошлом имели место многочисленные заявления о наблюдении спутников Венеры, но открытие всегда оказывалось основанным на ошибке. Первые заявления о том, что обнаружен спутник Венеры, относятся к XVII веку. Всего за 120-летний период до 1770 года было зарегистрировано более 30 наблюдений спутника как минимум 20 астрономами. К 1770 году поиски спутников Венеры были практически прекращены, в основном из-за того, что не удавалось повторить результаты предыдущих наблюдений, а также в результате того, что никаких признаков наличия спутника не было обнаружено при наблюдении прохождения Венеры по диску Солнца в 1761 и 1769 году.
У Венеры (как и у Марса и Земли) существует квази-спутник, астероид 2002 VE68, обращающийся вокруг Солнца таким образом, что между ним и Венерой существует орбитальный резонанс, в результате которого на протяжении многих периодов обращения он остаётся вблизи планеты.
Расположенная ближе к Солнцу, чем наша планета, Венера получает от него в два с лишним раза больше света и тепла, чем Земля. Тем не менее с теневой стороны на Венере господствует мороз более 20 градусов ниже нуля, так как сюда не попадают солнечные лучи в течении очень долгого времени.
Поверхность Венеры постоянно закрыта плотными слоями облаков, из-за которых в видимом свете поверхностных деталей почти не видно, хотя фотографии в ультрафиолете показывают полосчатую структуру, в том числе характерную Y-образную деталь.
В 1930 году о Венере появилась некоторая информация. Было установлено, что ее атмосфера состоит, в основном, из углекислого газа, который способен действовать как своего рода покрывало, задерживая солнечное тепло (идею высказал американский ученый Карл Саган). В 1932 году У. Адамс и Т. Вилсон доказали, что атмосфера Венеры на 96,5 % состоит из углекислого газа. Были популярны две картины планеты. Одна рисовала поверхность Венеры почти полностью покрытой водой, в которой могли развиваться примитивные формы жизни, - как это было на Земле миллиарды лет назад. Другая представляла Венеру как раскаленную, сухую и пыльную пустыню.
На снимке. Изображение Венеры в условных цветах, построенное на основе радиолокационных данных, полученных АМС "Магеллан" между 1990 и 1993 гг. Чтобы заполнить отсутствующие участки изображения, была использована менее подробная информация с АМС "Пионер" и серии "Венера". Этот вид открывается с точки 180° восточной долготы, расположенной над экватором. Яркие части фотографии отвечают более шероховатым областям поверхности планеты; темные - гладким или, возможно, покрытым пылью.
Особенности движения
Венера — единственная планета Солнечной системы, собственное вращение которой противоположно направлению ее обращения вокруг Солнца. Уже в 1667г Джованни Доменико Кассини, работавший тогда в Болонье, предпринял первую попытку определить период вращения Венеры вокруг оси. На диске планеты не удалось обнаружить устойчивых деталей, как, например, на Марсе или Юпитере. Были заметны только слабые тёмные пятна. Всё же Кассини опубликовал найденное им значение периода: 23 ч 21 мин (неверное, так как планету удается наблюдать не долго и каждые сутки он видел одинаковый вид, отсюда такой вывод). В 80-е гг. XIX в. итальянский астроном Джованни Скиапарелли установил, что Венера вращается гораздо медленнее. Тогда он предположил, что планета обращена к Солнцу одной стороной, как Луна к Земле, и, стало быть, её период вращения равен периоду обращения вокруг Солнца - 225 суткам. Только в 60-е гг. ХХ столетия применение радиолокации позволило американским и советским астрономам доказать, что вращение Венеры - обратное к другим планетам. В 1970г две группы американских учёных по наблюдениям за 1962-1969 гг точно определили, что период вращения Венеры равняется 243 суткам. Близкое значение получили и советские радиофизики.
Итак период собственного вращения близок к 243 земным суткам, что соответствует угловой скорости вращения 2,99 · 10-7 рад/с (у Земли 7,292 · 10-5 рад/с). Из-за «обратного» направления вращения Венеры длительность солнечных суток на ней в 116,8 раз больше, чем на Земле, так что за один венерианский год восход и заход Солнца на Венере происходит всего дважды. Расстояние от Венеры до Земли изменяется от 38 млн. км до 258 млн. км. Наклон плоскости экватора Венеры к плоскости ее орбиты не превышает 3°, из-за чего сезонные изменения на ней незначительны.
Для земного наблюдателя угловое расстояние Венеры от Солнца не превышает 47,8°, вследствие чего она видна только в течение некоторого времени после захода Солнца (вечерняя звезда) или незадолго до его восхода (утренняя звезда). Венера — наиболее яркое (после Солнца и Луны) светило земного неба. В максимуме блеска она достигает -4,8 звездной величины. Еще одним следствием нахождения Венеры внутри орбиты Земли является такая же, как у Луны, смена фаз, открытая еще в 1610г Г. Галилеем.
Впервые наблюдал прохождение Венеры по диску Солнца 4 декабря 1639 года английский астроном Джеримайя Хоррокс (1619—1641) Он же это явление предвычислил.
Во время наибольшего сближения, когда Венера становится особенно яркой, даже в небольшой телескоп можно увидеть, что планета имеет вид серпа. Большинстве своих "проходов" между Землей и Солнцем планета проецируется выше или ниже диска нашего дневного светила (находится выше или ниже эклиптики). И только иногда, в июне или декабре, земляне могут лицезреть удивительные явления - прохождение Венеры по диску Солнца, могущие повторяться через 8 и 105.5, или 8 и 121.5 лет - сложные комбинации орбитального (224.7 т.) и синодического (583.9 суток) периодов обращения Венеры . Предыдущее прохождение было 6 декабря 1882г, а следующие как видно из таблицы было 8 июня 2004 года и его зона видимости видна на рисунке.
|
 |
Атмосфера планеты
|
|
Изображение Венеры в ультрафиолетовом диапазоне, полученное 7 февраля 1974 г. АМС "Маринер-10" с расстояния 720000 км. Изображение построено на основе мозаики кадров, обработанных компьютером и затем отретушированных. В ультрафиолетовых лучах выделяются пояса облаков, хотя в видимом свете структура изображения почти неразличима из-за непрозрачной атмосферы. |
ее поверхность. Атмосфера на Венере была открыта М. В. Ломоносовым 6 июня
1761г во время прохождения по диску Солнца. В 1923г Эдисоном Петтитом и
Сэтом Николсоном на обсерватории Маунт-Вилсон были начаты измерения температуры
облаков Венеры. Затем они многократно повторялись другими астрономами. Наиболее
уверенные результаты получили в 1955г Уильям Синтон и Джон Стронг (США).
Температура облачного слоя Венеры оказалась равной 233-240 k (около -40°С).
Близ полюсов планеты она понижалась до 205-213 k. В том, что температура
облаков Венеры столь низкая, нет ничего удивительного. И в стратосфере Земли
царят весьма низкие температуры. Специальные наблюдения, выполненные советскими учеными Н. П. Барабашовым, В.В. Шароновым и В.И. Езерским, французским астрономом Б. Лио, а также теория рассеяния света плотными атмосферами планет, развитая Соболевым, свидетельствовали о том, что размеры частиц облаков Венеры - около одного микрометра.
Масса атмосферы Венеры примерно в 100 раз превышает массу атмосферы Земли. Преобладающую долю атмосферы составляет углекислый газ (CO2 - 96,5%); азота(N2) — около 3,5% (вместе 99,99%), а остальные Диоксид серы (SO2) - 150 (0,015%), Аргон (Ag) - 70, Вода (H2O) - 20, Угарный газ (CO) - 17, Гелий (He) - 12, Неон (Ne) - 7 — тысячные доли процента. В очень малых количествах имеются также примеси H2S, HCl, HF. Температура на поверхности Венеры (на уровне среднего радиуса планеты) — около 737 К (470°C, а максимальная зарегистрирована 530°C), причем ее суточные колебания незначительны. Давление — около 107Па, точнее до 93ат, плотность газа почти на два порядка выше, чем в атмосфере Земли. На дне каньона Диана оно достигает 119 бар. Благодаря парниковому эффекту возле поверхности Венеры исключено всякое существование жидкой воды.
Облачный покров планеты трехслойный: на высотах от 70 до 90 км находится разреженная стратосферная дымка, на 50-70 км - основной облачный слой, а на 30-50 км - подоблачная дымка. Основной облачный слой весьма стабилен, хотя местами он гуще, а местами чуть более прозрачный. Он оранжево-желтого цвета. Такой цвет неба, необычный для жителей Земли, обусловлен тем, что атмосфера Венеры состоит из СО2, крупные молекулы которого рассеивают именно эту часть солнечного света. Облака на Венере имеют очень высокую яркость, отражая около 80% света (это сопоставимо с отражательной способностью кучевых облаков в атмосфере и ледяных полярных шапок на поверхности Земли). В облаках содержатся аэрозольные частицы серной кислоты, а также водяной пар. Замечены также примеси соляной кислоты и плавиковой кислоты. Температура в этом слое - около 10°С. Измерения с космических станций показали, что даже в самой плотной части основного слоя облаков (57-61 км) схож со слабым земным туманом или дымкой, поскольку дальность видимости в нем составляет 1-3 км. Наиболее резкая граница изменения физических параметров в облачном покрове Венеры (освещенность, плотность, прозрачность и др.) происходит на уровне 50 км, где лежит нижняя граница облаков. Структура облачного слоя на дневной и ночной сторонах планеты - различна. Постоянный ярус облаков существует только выше уровня 50±2 км. Расположенный ниже него слой (подоблачная дымка) имеет иной химический состав и появляется только в ночное время, распространяясь вниз до уровня 37 км - к полуночи и до 30 км - к рассвету. К полудню эта дымка рассеивается. Считается, что серная кислота в атмосфере Венеры образуется из диоксида серы, источником которого могут быть вулканы Венеры.
Облачный слой стремительно перемещается с востока на запад над медленно вращающейся поверхностью, делая один оборот вокруг нее за 4 земных суток. Ветры в нем на высотах 50-60 км достигают сверхураганных (более 12 баллов) скоростей -100-710 м/сек (около 400 км/час). С приближением к поверхности, начиная с высоты 20 км, скорость ветра резко уменьшается и на высоте 10 км составляет уже лишь 3 м/сек (около 10 км/час). На самой же поверхности планеты (на высоте около 1 м) ветер дует со скоростью 0,5-1 м/сек (2-4 км/час). Однако надо иметь в виду, что на Венере это ветер из воздуха, который в 50 раз плотнее земного, поэтому создаваемое им давление гораздо больше. На больших широтах Венеры скорость ветра на больших высотах уменьшается, а возле полюсов существует полярный вихрь.
Облака Венеры состоят в основном из 75-80-процентной серной кислоты. Капельки раствора серной кислоты, возникших под действием солнечного света из присутствующих в атмосфере углекислоты, а также в облаках присутствует водяной пар и соединений серы. Концентрация водяного пара увеличивается с высотой, достигая максимума на высоте около 50 км, где она в сто раз выше, чем у твердой поверхности, то есть доля пара на этой высоте приближается к одному проценту. Температура и давление сначала падают с увеличением высоты. Минимум температуры (150-170 К) определен на высоте 100-120 км, а по мере дальнейшего подъема температура растет, достигая на высоте 12 тыс. км 600-800 К. Установлено, что легкого изотопа аргона на Венере на два порядка больше, чем на Земле. Верхние слои облаков Венеры отражают 76% падающего на них солнечного света. Самые верхние слои атмосферы Венеры состоят почти целиком из водорода. Водородная атмосфера Венеры простирается до высоты 5500 км. Температура облачных слоев колеблется от -70°C до -40°C.
В 1972г американские исследователи Луиза и Эндрю Янг, а также Годфри Силл независимо друг от друга пришли к выводу, что самым различным наблюдательным данным об облаках Венеры (их показателю преломления, спектральным характеристикам) хорошо удовлетворяет предположение, что они состоят из капелек концентрированной серной кислоты (H2SO4). Кроме того, серная кислота легко соединяется с водой. Давление водяного пара над уровнем облаков оказалось как раз таким, какое должно быть, если облака состоят из капель 80-процентного раствора серной кислоты. Такие капельки встречаются и в земной стратосфере. Но в облаках Венеры они играют основную роль.
Откуда же берется в атмосфере Венеры серная кислота? Исследования показали, что она образуется химическим путем из диоксида серы SO2 источниками которого могут быть серосодержащие породы поверхности (пириты) и вулканические извержения. Вулканы проявляют себя и в другом: их извержения порождают мощные электрические разряды - настоящие грозы в атмосфере Венеры, которые неоднократно регистрировались приборами станций серии "Венера".
Во время пролёта «Galileo» мимо Венеры, была проведена съёмка инфракрасным спектрометром NIMS, неожиданно выяснилось, что на волнах длиной 1,1, 1,18 и 1,02 мкм сигнал коррелирует с топографией поверхности, то есть для соответствующих частот существуют «окна», через которые видно поверхность Венеры. 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.
Форма и размеры. Рельеф поверхности
Фигура планеты близка к сферической. Более точно она может быть представлена трехосным эллипсоидом, у которого полярное сжатие на два порядка меньше, чем у Земли. В экваториальной плоскости полуоси эллипсоида равны 6052,02 ± 0,1 км и 6050,99 ± 0,14 км; полярная полуось равна 6051, 54 ± 0,1 км. Наиболее точное значение среднего радиуса твердой поверхности, найденное к настоящему времени при помощи радиовысотометрических и траекторных измерений, составляет 6051,5 ± 0,1 км. Радиус верхней границы облаков — около 6120 км. Центр масс планеты смещен по отношению к ее геометрическому центру на 430 ± 120 км. Объем твердой части Венеры составляет 0,859 объема Земли.
 |
 |
|
Перспективный вид венерианской вулканической горы Сив в условных цветах, полученный на основе радиолокационных изображений с "Магеллана". Вулкан имеет 300 км в диаметре и 2 км в высоту. |
Вид участка поверхности Венеры в условных цветах, полученный на основе радиолокационных изображений с "Магеллана". На переднем плане видна гора Шапаш высотой 1,5 км и 400 км в поперечнике. На заднем плане на горизонте можно видеть гору Маат. |
На поверхности Венеры обнаружены кратеры, разломы и другие признаки протекавших на ней интенсивных тектонических процессов. Отчетливо просматриваются и следы ударной бомбардировки. Поверхность покрыта камнями и плитами различных размеров; поверхностные породы близки по составу к земным осадочным породам. Был изучен рельеф 55 районов Венеры. Среди них имеются участки как сильно всхолмлённой местности, с перепадами высот на 2-3 км, так и относительно ровной. В северном полушарии планеты выявлен огромный круглый бассейн протяжённостью около 1500 км с севера на юг и 100 км с запада на восток. Обнаружена большая равнина длиной около 800 км, ещё более гладкая, чем поверхность лунных морей. Удалось обнаружить гигантский разлом в коре длиной 1500 км, шириной 150 км и глубиной 2 км. Выявлен дугообразный горный массив, пересечённый и частично разрушенный другим. На поверхности Венеры было обнаружено около 10 кольцевых структур, подобных метеоритным кратерам Луны и Меркурия, диаметром от 35 до 150 км, но сильно сглаженных, уплощенных.
В 1990г космический зонд США "Магеллан" начал программу картирования поверхности с применением сложных радиолокационных методов и со степенью детализации, намного превышающей достигнутый к тому времени уровень. На Землю было передано множество изображений, свидетельствующих как об образовании ударных структур, так и о наличии в относительно недавнем прошлом вулканической деятельности. По стандартам Солнечной системы поверхность Венеры достаточно молода: самые старые кратеры, по-видимому, появились около 800 млн. лет назад. Однако доказательств современной вулканической активности не обнаружено. Из-за мощной атмосферы и высокой температуры ударные кратеры на Венере по форме довольно сильно отличаются от кратеров на других планетах и лунах. Небольшие метеориты, как правило, сгорают в атмосфере Венеры, поэтому на ее поверхности маленьких кратеров нет. Что касается ударных воздействий больших метеоритов, то выброшенное вещество при ударе не раскидывалось по большой площади, а в расплавленном виде растекалось вокруг образовавшихся кратеров. Было обнаружено множество различных деталей вулканического происхождения: потоки лавы, небольшие купола 2-3 км в поперечнике, большие вулканические конусы, имеющие в поперечнике сотни километров, "венцы" и паутинообразные структуры - так называемые "арахноиды". Венцы Венеры - круглые или овальные вулканические образования, окруженные хребтами, углублениями и радиальными линиями.
 |
 |
|
Вид участка поверхности Венеры в условных цветах, полученный на основе радиолокационных изображений с "Магеллана". На нем показан самый высокий на Венере щитовой вулкан Маат (высота 8 км). |
Полученная с "Магеллана" радиолокационная мозаика, дающая изображение вулканических структур, известных под названием "паутина". Такие образования до сих пор найдены только на Венере. Размеры видимых на изображении структур колеблются от 50 до 230 км. |
Одним из наиболее интересных типов рельефа поверхности Венеры является тессера, занимающая примерно 8,3% поверхности, или 36 млн км кв. Тессера (от греч. – черепица) представляет собой обширные пространства расчлененного рельефа, весьма четко выделяющегося на фоне всех остальных типов. Тессерные массивы группируются в четыре комплекса: Земля Афродиты, Земля Иштар, область Феба-Беты и Земля Лада. Размеры тессерных массивов составляют первые тысячи километров, что сравнимо с крупными горными районами Земли, например в Центральной Азии. Кроме крупных основных массивов тессеры существуют и небольшие ее участки, как бы острова в море базальтовых равнин, обладающих, как правило, темным радиоизображением. Размеры и площадь тессер сильно колеблются, но в среднем составляют не менее 60 тыс. км кв.
Главной морфологической чертой тессер является сочетание различных по форме и размерам гряд, сильно различающихся по своим очертаниям и протяженности. Гряды могут быть линейными и протяженными длиной до многих сотен километров. А могут быть и острыми или, наоборот, закругленными, иногда и с плоской вершинной поверхностью, ограниченной вертикальными уступами, что напоминает сочетание ленточных грабенов и горстов в земных условиях. Само расположение гряд может быть линейным, когда гряды параллельны друг другу или размещаются кулисообразно, либо они изгибаются, образуя петли. Нередко гряды напоминают сморщенную пленку застывшего киселя или канатные лавы базальтов Гавайских островов. Иногда гряды изгибаются наподобие шевронных складок, обладающих коленообразной формой. Высоты гряд составляют от 1,0–1,5 до 2 км, а уступов – до 1 км.
Борта грабенов нередко обладают ступенчатостью, напоминая земные ступенчатые грабены, например в Восточно-Африканской рифтовой системе. Один из довольно распространенных структурных рисунков тессеры характеризуется наличием напоминающих панцирь черепахи ромбов или прямоугольников, возвышающихся над пониженными участками. Эти понижения тем не менее всегда располагаются выше уровня равнин, обрамляющих тессеру. Тессеры такого типа часто пересекаются параллельными тонкими линиями: раздвигами, трещинами или грабенами. Местами можно наблюдать ортогональную структуру тессеры, образованную взаимно пересекающимися грядами и грабенами, что заставляет предполагать различные напряженные состояния в коре – от сжатия до растяжения. Линейные гряды и пояса гряд развиты в пределах равнинных участков и образуют протяженные (до 2000 км и более) системы валообразных узких поднятий или гряд, группирующихся в пояса шириной в первые сотни километров.
Ширина отдельной гряды или вала составляет километры, редко до 10 км, а на равнинах их ширина сокращается до 1 км. Светлые извилистые гряды на фоне более темного радиоизображения равнин представляют собой наиболее характерный рисунок поверхности Венеры и занимают около 70% ее площади. Размеры и типы гряд изменяются от района к району, но в целом уверенно опознаются различными исследователями. Еще одним типичным структурным рисунком поверхности Венеры являются венцы или короны с трещинами, рельеф которых немного выше рельефа темных равнин. Венцы представляют собой структуры строением, осложненным радиальными трещинами. Кольцевое обрамление у венцов обычно неполное. Хорошо выраженными бывают несколько секторов, а в других оно может отсутствовать. Местами можно наблюдать, что кольцевые гряды являются как бы продолжением линейных или извилистых гряд, и это может свидетельствовать об одновременности их формирования.
Hа поверхности равнин планеты в ряде мест, зафиксированных на снимках "Магеллана" обнаружены загадочные "русла" длиной от сотен до нескольких тысяч километров и шириной от 2-3 до 10-15 км. Они имеют типичные признаки долин, прорезанных течением какой-то жидкости, - меандровидные извилины, расхождение и схождение отдельных "проток", а в редких случаях - нечто вроде дельты. В начале самого длинного русла, названного долиной Балтис, протяженностью около 7000 км при очень выдержанной (2-3 км) ширине находится вулкан поперечником около 100 км. Морфология его - весьма заурядная, типичная для базальтовых вулканов. Кстати, северная часть долины Балтис была обнаружена еще на снимках "Венеры-15, -16". Hо разрешение изображений было недостаточно высоким, чтобы различить детали этого образования, и оно было закартировано как протяженная трещина неясного происхождения.
Остается загадкой, какая жидкость прорезала эти русла. Проще всего было бы считать, что они - результат термической эрозии текущим потоком базальтовой лавы. Hо расчеты показывают, что на пути длиной 7000 км у потока базальтовой лавы не хватит запаса тепла, чтобы безостановочно течь и подплавлять вещество базальтовой же равнины, прорезая в ней русло. Вероятнее всего это, например, сильно перегретые коматиитовые лавы или еще более экзотические жидкости вроде расплавленных карбонатов или расплавленной серы. Hебольшие (сотни метров в длину лавовые русла известны у некоторых земных базальтовых вулканов. Образования до нескольких десятков километров в длину, видимо, родственные каналам на Венере, есть и на Луне. Их считают результатом термической лавовой эрозии базальтовых равнин лунных морей. Однако лавовые русла Земли и Луны все же существенно меньше русел Венеры, так что загадка происхождения последних остается нерешенной.
 |
 |
|
Полученное с "Магеллана" радиолокационное изображение восточной оконечности области Альфа. Куполообразные холмы вулканического происхождения имеют в диаметре около 25 км, достигая высоты 750м. |
Полученное с "Магеллана" радиолокационное изображение Венеры, на котором виден ударный кратер Аурелия диаметром 32 км. |
Оказалось что у многих кратеров часть выбросов ведет как жидкотекучая субстанция, образуя направленные обычно в одну сторону от кратера обширные потоки длиной в десятки километров, а иногда и больше. Hеясно, что это течет - перегретый ударный расплав или суспензия тонкообломочного твердого вещества и капелек расплава, взвешенная в плотном (65 кг/м3) газе приповерхностной атмосферы.
По количеству ударных кратеров на средний возраст геологических образований ее поверхности, по данным "Магеллана", оценивается примерно в 300-500 млн. лет. Расхождение с оценками, по данным "Венеры-15, -16" (0.5-1 млрд. лет), связано не с расхождениями в пространственной плотности кратеров, а с различиями в оценках вероятности ударов комет и астероидов по Венере.
Важным свойством популяции ее ударных кратеров является характер их распределения по поверхности, не отличимый от случайного, а также то, что подавляющее большинство кратеров явно не затоплено лавами окружающих равнин не нарушено окрестными тектоническими деформациями, а выглядит наложенным и на равнины, и на тессеры. Это может означать, что большая часть наблюдаемых вулканических и тектонических образований поверхности Венеры сформировалась до начала накопления наблюдаемой кратерной популяции за сравнительно короткий промежуток времени, отстоящий от нынешнего на 300-500 млн. лет. Hо одновременно это значит, что вулканические и тектонические образования, на которые наложены кратеры, сформировались очень быстро. Время образования должно быть гораздо меньше 300-500 млн. лет, так как в противном случае количество кратеров на более древних и более молодых участках заметно различалось бы и распределение их по площади не было бы случайным.
 |
 |
|
Цветные изображения
ландшафта Венеры впервые передала на Землю станция «Венера-13»
(1982 год). Телекамера, наклоненная на 50° от вертикали, располагалась
в 85 см над поверхностью планеты. Поэтому вид местности очень
детальный в центре панорамы (но только на расстоянии 1,5-2 м).
Освещенная оранжевым светом поверхность планеты - очень темная,
это сухая раскаленная пустыня, покрытая плитчатыми каменными
глыбами, в углублениях которых лежит совсем черный щебенчатый
грунт, возникший при разрушении коренных пород. Анализ химического
состава, выполненный прямо на Венере, показал, что эти породы
аналогичны базальтовым лавам, слагающим дно Мирового океана
на Земле. |
|
Внутреннее строение
| СЛОЙ | ТОЛЩИНА | СОСТАВ |
| Кора | 16-50 км | кремниевые породы |
| Мантия | 3000 -3300км | твердые породы |
| Ядро (радиус) | 3000 км | полу расплавленное железо и никель |
Изучение Венеры КА
Первый спускаемый аппарат в виде сферы диаметром 0,9 м с теплозащитным покрытием был доставлен космическим аппаратом "Венера-3" в марте 1966г. Спускаемые аппараты станций "Венера-4, -5, -б" передавали сведения о давлении, температуре и составе атмосферы во время спуска. Однако они не достигли поверхности планеты, поскольку не были рассчитаны на атмосферное давление Венеры, которое составляет, как оказалось, 93 атмосфер! И только спускаемый аппарат "Венеры-7" в декабре 1970г опустился наконец на поверхность Венеры и передал данные о составе атмосферы, температуре различных её слоев и поверхности, а также об изменении давления. В июле 1972г спускаемый аппарат станции "Венера-8" впервые сел на дневную сторону планеты и показал, что освещённость на её поверхности напоминает земной пасмурный день. Облака Венеры, через которые прошёл аппарат на высоте от 70 до 30 км, имели слоистую структуру и были не очень плотными.
В октябре 1975г аппараты нового поколения "Венера-9, -Венера-10", совершившие мягкую посадку на расстоянии свыше 2 тыс. километров друг от друга на освещённой стороне планеты, впервые передали на Землю панорамы окружающей их местности. В течение часа оставшиеся на орбите космические аппараты ретранслировали научную информацию с поверхности планеты на Землю. Оказалось что поверхность Венеры была усыпана гладкими скальными обломками, по составу похожими на земные базальты, многие из которых имели около 1 м в поперечнике. Поверхность была хорошо освещена, как в облачный летний полдень, так что даже не потребовались прожекторы аппаратов. Оказалось к тому же, что атмосфера не обладает чрезмерно высокими преломляющими свойствами, как ожидалось и все детали ландшафта были четкими.
Увидеть глобальные особенности рельефа большей части поверхности Венеры люди смогли благодаря радиолокационному зондированию, выполненному с американской автоматической станции "Пионер-Венера-1" в 1978г. На картах, составленных по результатам измерения высот поверхности, можно видеть обширные возвышенности, отдельные горные массивы и низменности. (серии «Венера», «Вега»)
Интересный эксперимент был проведён на станции «Пионер-Венера-2»: с её помощью в атмосферу Венеры были сброшены один большой (диаметром 1,5 м и массой 316 кг) и три малых (диаметром 0,7 м и массой 96,6 кг) спускаемых аппарата на дневную и ночную стороны, а также в район северного полюса планеты. Аппараты передавали информацию в процессе падения, а один из малых аппаратов даже выдержал удар и передавал данные с поверхности в течение часа. Результаты этого эксперимента подтвердили, что атмосфера планеты содержит до 96% углекислого газа, до 4% азота и немного водяного пара. На поверхности был обнаружен тонкий слой пыли.
В декабре 1978г проводили исследования и советские "Венера-11, -12", опустившиеся на расстоянии 800 км друг от друга. Интересными оказались данные о регистрации электрических разрядов в атмосфере планеты. Один из аппаратов выявил 25 ударов молнии в секунду, а другой около 1000, причём один из раскатов грома продолжался 15 мин. По-видимому, возникновению этих разрядов способствует высокое содержание серной кислоты в облачном покрове.
Данные о химическом составе пород в месте посадок "Венера-13, -14" были получены в марте 1982г с помощью специальных грунтозаборных устройств, поместивших породу внутрь спускаемого аппарата. Данные анализов, выполненных автоматами, были переданы на Землю, где учёные смогли сопоставить эти породы с базальтами, встречающимися в глубоководных впадинах земных океанов.
Спускаемые аппараты нового типа, состоявшие из посадочного аппарата и аэростатного зонда, были сброшены с советских станций "Вега-1, -2", предназначенных для проведения исследований Венеры и кометы Галлея в 1985г. Аэростатные зонды дрейфовали на высоте около 54 км и передавали данные в течение двух суток, посадочные же аппараты провели исследование атмосферы и поверхности планеты.
"Маринер-10" с пролетной траектории в феврале 1974г передал первые снимки верхнего слоя облаков. Снимки были высокого качества и показали полосатую структуру облаков. Они также подтвердили, что период вращения верхнего слоя облаков всего лишь 4 суток, так что строение атмосферы Венеры не похоже на земное.
|
|
Полученная с "Магеллана" радиолокационная мозаика участка равнины Навка шириной 400 км, на котором обозначен район посадки спускаемого аппарата советской АМС "Венера-8". |
В зоне съемки "Венеры-15, -16" было обнаружено около 150 ударных кратеров диаметром от 8 до 140 км. Зная, хотя и очень приблизительно, частоту столкновений с Венерой астероидов и комет, по количеству кратеров на единице площади поверхности можно было, тоже очень приблизительно, оценить средний возраст геологических образований в зоне съемки. Он был определен в 0,5-1 млрд. лет.
Кроме того анализ данных "Венеры-15,16" привел к выводу о том, что в пределах зоны съемки нет признаков "тектоники плит" - типичной для Земли глобальной организации геологической активности, для которой характерно разделение верхней жесткой оболочки - литосферы - на несколько крупных, горизонтально передвигающихся относительно друг друга, плит. Главной движущей силой вулканических тектонических процессов на Венере, по результатам анализа данных "Венеры-15,16", представлялись вертикальные, восходящие и нисходящие, движения вещества недр планеты за счет тепловых неоднородностей - так называемых "горячих пятен" Горячие пятна существенны и в геологии Земли, но роль их все-таки второстепенна. Они обычно проявляются на фоне движущихся литосферных плит, например, в виде цепочки вулканов внутри одной плиты. Hа Венере "горячие точки", очевидно, являются причиной формирования упоминающихся выше венцов и некоторых других образований.
Результаты съемки "Венеры-15,16" привели к открытию ключевых элементов геологии Венеры. Впервые в этой области на смену догадкам пришло твердое знание. Было установлено, что эндогенные геологические процессы - базальтовый вулканизм и разломная тектоника - господствуют над экзогенными процессами. Hе обнаружено никаких следов деятельности жидкой воды на планете. Это обстоятельство и некоторые особенности распределения ударных кратеров по размеру показали, что условия, близкие к современным, были на Венере на протяжении всего прослеженного в глубь отрезка геологической истории планеты. Первая морфологическая карта части поверхности, составленная по материалам радарной съемки с КА “Венера-15, -16”, была опубликована в 1986г.
4 мая 1989г с космодрома на мысе Канаверал во Флориде стартовал американский корабль многоразового использования "Атлантис". Когда он вышел на орбиту спутника Земли, космонавты с помощью механической руки извлекли из грузового отсека космический аппарат "Магеллан" и отпустили его в самостоятельное плавание. Увеличив скорость автономной двигательной установкой, "Магеллан" отправился к Венере, чтобы произвести глобальную съемку ее поверхности, используя радиолокатор. В августе 1990г, подлетев к Венере, "Магеллан" притормозил, был захвачен ее гравитационным полем и стал ее спутником с 10 августа 1990г. Началась съемка планеты с помощью радиолокатора, работавшего одновременно в трех режимах. Совместная обработка данных, полученных во всех режимах работы, позволяет измерять в радиодиапазоне отражательную способность поверхности и ее шероховатость. С 1989 по 1994 год "Магеллан" произвел более детальное (с разрешением 300 м) картографирование 98% поверхности планеты. На ней обнаружены тысячи древних вулканов, извергавших лаву, сотни кратеров, горы.
Кроме того, высокоточные определения доплеровского сдвига частоты одного из радиопередатчиков космического аппарата позволяли измерять небольшие ускорения, связанные с усилением или ослаблением притяжения "Магеллана" к планете над местами, где есть избыток или дефицит массы. В результате этих измерений получается карта гравитационных аномалий анализ которой вместе с изучением карты высот и изображений поверхности дает возможность судить о глубинном строении некоторых геологических структур.
В дополнение к стандартным программам "Магеллан" был способен получать информацию и в нестандартных режимах. Так, радиолокационная съемка поверхности под различными углами обзора позволяла формировать стереопары и тем самым проводить измерения высот рельефа с более высокой детальностью, чем штатный радиовысотомер.
 |
 |
|
Рельеф поверхности Венеры на карте полушарий показан различными цветами: низменности - фиолетовым и синим, невысокие возвышенности - зеленым, высокие нагорья - желтым, бежевым и коричневым, самые высокие участки - белым. Разница высот между фиолетовыми и коричневыми участками - 4 км, белые - на 2 км выше. Полушарие, ограниченное меридианами 270° в.д. и 90° в.д. Здесь преобладают низменности. Горные участки представлены несколькими разрозненными областями - Земля Иштар близ северного полюса и Земля Лады - близ южного. В центре южной половины этого полушария - округлая горная область Альфа, через которую проходит меридиан 0°. |
|
 |
 |
Характеристики Венеры
| Средняя удаленность планеты от Солнца (а.е.) | 0,723332 (108 208 930км) |
| Афелий | 0,72823128 (108 942 109км) |
| Перигелий | 0,71843270 (107 476 259км) |
| Эксцентриситет орбиты | 0,0068 |
| Наклон орбиты к плоскости эклиптики (градусы) | 3,394 (3о23'39") |
| Средняя орбитальная скорость (км/с) | 35,02 |
| Сидерический период обращения планеты (лет) | 0,61521 (224,70069 дней) |
| Синодический период (дней) | 583,92 |
| Максимальная видимая звездная величина | -4,8 |
| Общая массаa | 408524 |
| Масса (Земля=1) | 0,8136 |
| Масса (килограмм) | 4,8685×1024 |
| Экваториальный радиус (Земля=1) | 0,949 |
| Экваториальный радиус (км) | 6051,8 (ср.6051,5) |
| Сжатиеc | 0,0 |
| Средняя плотность (г/см3) | 5,204 |
| Ускорение силы тяжести на экваторе (м/с2) | 8,87 |
| Вторая космическая скорость на экваторе (км/с) | 10,46 |
| Сидерический период вращения (дней) | 243,0183 |
| Наклонение экватора к орбите (градусы) | 177,36e |
| Альбедо | 0,650 |
| Средняя температура | 735 К (461,85 °C) |
| Число спутников | нет |
c Сжатие равно (Re-Rp)/Re, где Re и Rp - экваториальный и полярный радиусы планет (соответственно).
e По решению МАС, северный полюс любой планеты направлен к северу от эклиптической плоскости, поэтому Венера имеет обратное направление вращения.
История открытий
| Дата | Ученый | Вид |
| 1530г | Н. Коперник | Впервые точно вычисляет расстояние от Солнца в 0,723 а.е. |
| 1610г | Г.Галилей | В декабре наблюдает и описывает фазы Венеры, доказывает ее шарообразность, свечение отраженным светом и нахождение ближе Земли к Солнцу. |
| 1639г | Дж.Хоррокс | 4 декабря впервые наблюдает предвычисленное им прохождение Венеры по диску Солнца. Периодичность 121,5-8-105-8 лет. Ближайшие 8 июня 2004г и 6 июня 2012г. |
| 1669г | И.Ньютон | Впервые наблюдает спектр Венеры. |
| 1761г | М.В. Ломоносов | 8 июня при прохождении Венеры по диску Солнца открывает атмосферу. |
| 1930г | У.С. Адамс, Т. Дэнхем | Установлено, что атмосфера состоит из углекислого газа. |
| 1932г | У. Адамс Т. Вилсон | Доказали, что атмосфера Венеры на 96,5 % состоит из углекислого газа. |
| 1958г | США | Первая радиолокация планеты. Определено наличие высокой температуры на поверхности. |
| 1961г | СССР, США и Англия | Радиолокацией в апреле-мае определен период обращение Венеры вокруг своей оси в 244,3 ±2 сут., (в 1962г установлено что в обратном направлении). |
| 1962г | КА "Маринер-2"(США) | Первый достигает Венеры, пройдя 14 декабря мимо планеты, подтверждает предположение о высокой температуре на поверхности, медленном вращении, большом давлении у поверхности и отсутствии магнитного поля. |
| 1967г | КА "Венера-4"(СССР) | 18 октября первый КА совершивший спуск в атмосферу планеты. Передал данные о состоянии атмосферы, обнаружил углекислую атмосферу. Измерил скорость ветра. |
| 1970г | КА "Венера-7"(СССР) | 15 декабря совершает первую мягкую посадку на Венеру, впервые передала данные о поверхности другой планеты. В месте посадки температура +475оС, давление 90 атмосфер. |
| 1972г | КА "Венера-8"(СССР) | 22 июля прямое измерение давления у поверхности, изучение химического состава поверхности (U, K, Th), радиолокационное изучение рельефа и характеристик грунта в районе посадки. |
| 1974г | КА "Маринер-10" (США) | 7 февраля произвел первые снимки облачного покрова планеты с пролетной траектории, которые показали полосатую структуру облаков, измерил верхнюю границу облаков. Подтвердил, что период вращения верхнего слоя облаков всего лишь 4 суток. |
| 1975г | КА "Венера-9, 10"(СССР) | 22 октября первая телевизионная передача ландшафта поверхности в месте посадки КА. Человечество впервые увидело поверхность планеты. Картографирование поверхности с АМС. Обнаружение пыли на поверхности. Измерение плотности грунта (10). |
| 1978г | "Пионер-Венера-1" (США) | Прямое измерение ионного состава верхней атмосферы, определение теплового баланса в атмосфере, доказательство отсутствия магнитного поля, Обнаружение кратеров на планете и тектонической деятельности. Получение 90% топографической карты. |
| 1978г | "Венера-11, -12" (СССР) | В декабре зарегистрировали электрических разрядов в атмосфере планеты. |
| 1982г | КА "Венера-13-14"(СССР) | В марте проводится химический анализ грунта планеты, Получение цветного изображения поверхности и венерианского неба. Определение содержания водяного пара, подтверждение того, что сера - основной элемент в составе облачного слоя. |
| 1984г | "Венера-15-16" (СССР) | Проводят картографирование поверхности планеты северного полушария с разрешением до 1км, что позволило получить первые карты части поверхности планеты в 1986г. |
| 1985г | "Вега-1,-2" (СССР) | Исследование характеристик аэрозоля. |
| 1990г | КА "Магеллан" (США) | С октября по май 1993г проводит детальное картографирование 98% поверхности планеты с разрешением до 120м. составлены подробные карты планеты. |
| 2006г | КА "Venus Express" (ЕКА) | 11 апреля вышел на орбиту вокруг планеты. 12 апреля обнаружил гигантскую черную воронку из облаков на месте Южного полюса планеты - как оказалось двойной вихрь. |
