Вже 1610 р. Галілео Галілей за допомогою телескопічних спостережень вивчав зміну фаз у Венери, тобто зміну її видимої форми від диска до вузького серпа.

Венера

Вене́ра — друга планета Сонячної системи. Період обертання навколо Сонця — 224,7 земних діб. Названа на честь Венери, богині любові з римського пантеону. Це єдина з восьми основних планет Сонячної системи, яка отримала назву на честь жіночого божества. За розміром майже така сама, як Земля.

Венера — внутрішня планета, і на земному небосхилі не віддаляється від Сонця далі 48°. Венера — третій за яскравістю об'єкт на небі; її блиск поступається лише блиску Сонця та Місяця. Належить до планет, відомих людству з найдавніших часів

Загальна характеристика

Орбіта Венери ближча до кола, ніж орбіта будь-якої іншої планети Сонячної системи. Її ексцентриситет становить всього лише 0,0068. Період обертаннянавколо Сонця (венеріанський рік) становить 224,7 земної доби. Іноді Венера підходить до Землі на відстань, меншу 40 млн км.

Венера обертається навколо своєї осі в зворотному напрямку до обертання навколо Сонця, на відміну від Землі та інших планет. Сидеричний періодобертання Венери навколо своєї осі (зоряна доба) становить 243,018 земної доби. Тривалість сонячної доби на планеті становить близько 116,75 земних діб.

Як і координати її Північного полюса (пряме піднесення = 272,57°, схилення = +67,14°), його отримано в результаті спільної обробки бортових радіолокаційних і доплеровских вимірів «Магеллана» і «Венери-15, −16» для 20 опорних точок на поверхні Венери^{[ Джерело? ]}.

Хоча у Венери й Землі близькі розміри, середня густина й навіть внутрішня будова, проте Земля має досить потужне магнітне поле, а Венера його не має.

За однією з сучасних теорій^{[ Джерело? ]} напруженість дипольного магнітного поля залежить від прецесії полярної осі і вектора кутової швидкості. Саме цей параметр на Венері мізерно малий, але виміри свідчать про нижчу напруженість, ніж та, яку передбачає теорія.

Хоча загального дипольного поля у Венери немає, проте магнітне поле, хоча й досить слабке, на Венері є. У провідному шарі атмосфери, іоносфері, магнітне поле наводиться сонячним магнітним полем і сонячним вітром. Міжпланетне магнітне поле напруженістю близько 10 нТл взаємодіє з іоносферою планети, яка рухається в ньому. Оскільки іоносфера — провідник, у ній з'являються електричні струми, які, у свою чергу, збуджують магнітні поля. Щоправда, вони мають локальний характер, орієнтовані випадково, мають невелику напруженість (15-20 нТл). Взаємодія цих полів з плазмою сонячного вітру ще більше ускладнює явище. Тому у Венери немає радіаційних поясів у традиційному їх розумінні.

Атмосфера

Атмосферу Венери відкрив 1761 pоку М. В. Ломоносов, який спостерігав проходження планети перед диском Сонця. Атмосферний тиск на середньому рівні поверхні Венери перевищує земний у 92 рази, а густина повітря — в 55 разів^[5]. Складається атмосфера Венери з вуглекислого газу з домішкою азотута слідами інших речовин. Вуглекислий газ та інші складники атмосфери, пропускаючи сонячні промені, дозволяють поверхні нагріватися, але поглинають інфрачервоне випромінювання розігрітої поверхні, що є причиною дуже сильного парникового ефекту. Через це температура на поверхні Венери рекордна для планет Сонячної системи — близько 470°C. Її добові коливання, а також різниця між екватором та полюсами, дуже малі (близько 1—2°C). З висотою температура падає на 8°C/км^[5].

Хмарний шар Венери, що ховає від нас її поверхню, розташовано на висоті 49-68 км над поверхнею, за щільністю він нагадує легкий туман і складається в основному з пари 80-процентної сірчаної кислоти. Хмари Венери рухаються зі сходу на захід за панівними на планеті вітрами і роблять повний оберт навколо її осі за 4 дні, а освітленість на поверхні в денний час схожа на земну в похмурий день.

Оскільки хмари роблять поверхню недоступною для спостережень у видимому світлі, її досліджують переважно радіолокаційними методами.

Дослідження

Вже 1610 р. Галілео Галілей за допомогою телескопічних спостережень вивчав зміну фаз у Венери, тобто зміну її видимої форми від диска до вузького серпа.

Перші відомості про поверхню планети було отримано з Землі в 30-х роках XX ст. за допомогою новітнього винаходу — радіотелескопів. На початку XX ст. радіотелескопічні спостереження, інфрачервоні й ультрафіолетові методи дослідження Венери не давали повної картини рельєфу планети, а також інформації про її природу. Імовірно, на поверхні Венери переважали бурі, пекельна спека й отруйні хмари, але ці гіпотези не були достовірними. Але з початком нової ери в астрономії — винаходом космічних апаратів — почав надходити величезний обсяг інформації про природу Венери. Запуск перших штучних супутників Землі, а потім відправка перших АМС дозволили вивчати Венеру з ближчих відстаней.

12 лютого 1961 р. радянськими вченими було запущено першу автоматичну станцію «Венера-1», яка через три місяці пройшла на відстані близько 100 тис. км від Венери і вийшла на орбіту супутника Сонця. Радіозв'язок з цією станцією припинився через вихід із ладу бортової апаратури на відстані більше 3 млн км від Землі. У грудні 1962 р. американці запустили в космос зонд «Марінер-2», що пройшов від Венери на відстані 35 тис. км. Встановлена на його борту апаратура (радіометр, магнітометр і т. ін.) показала, що магнітне поле планети невелике: магнітний момент Венери не перевищує 5—10 % магнітного поля Землі. Також з'ясувалося, що радіовипромінювання формується в нижній частині атмосфери Венери, а не в іоносфері, як вважалося раніше.

Починаючи з 1965 р. на Венеру було надіслано серію космічних станцій «Венера», які «крок за кроком» наближалися до поверхні планети. 1967 року «Венера-4» здійснила спуск апарата, що відокремився перед входом автоматичної станції в атмосферу. Вперше в історії людства було проведено сеанс радіозв'язку, що тривав 93 хвилини. Було зроблено хімічний аналіз складу атмосфери на різній висоті, виміряно її густину, тиск і температуру. У результаті досліджень було зроблено виміри водневої корони Венери, встановлено, що вуглекислий газ є основним компонентом атмосфери, визначено деякі інші компоненти, отримано підтвердження про високий тиск і температуру в атмосфері. Цікаво й те, що через день після посадки «Венери-4» на відстані 4 тис. км від поверхні планети пролетів американський «Марінер-2», завданням якого було вимірювання водневої корони й дослідження проходження радіосигналу крізь атмосферу й іоносферу. Шляхом вимірювань обома космічними апаратами було встановлене існування менш щільної, ніж земна, водневої корони у Венери. Для верхніх ділянок Венери виявлено низку характерних особливостей, що визначаються фотохімією вуглекислого газу (CO₂) з можливою участю в комплексі реакцій води та галогенів, в умовах атомних і молекулярних взаємодій і взаємодії з сонячним вітром.

Венера (справа) та Юпітер на нічному небосхилі. Київ, 2015

З 1969 р. в атмосферу Венери було запущено ще кілька космічних станцій серії «Венера». Радянські вчені зробили корпуси апаратів міцнішими, і це дозволило одному апарату спуститися до рівня 19 км від поверхні планети, а наступному — приземлитися на саму поверхню, де він пропрацював протягом 53 хвилин. Умови виявилися надзвичайно суворими: тиск сягав 90 атмосфер, температура — 500 °C, хмарний покрив, який огортає планету, виявився перенасиченим вуглекислим газом.

1972 р. була створено автоматичну міжпланетну станцію «Венера-8» нового покоління. Перед АМС стояло завдання здійснити ширше коло досліджень атмосфери й поверхні Венери. Крім вимірювань атмосферного тиску, густини й температури було виміряно освітленість і вертикальну структуру аерозольного середовища, зокрема, і шару хмар, визначено швидкість вітру на різних висотах в атмосфері за допплерівським зсувом частоти радіопередавача, здійснено гамма-спектроскопію поверхневих порід. Фотометричні вимірювання довели, що хмарний шар лежить на висотах до 40 км, було оцінено його оптичну товщину й прозорість. Освітленість на поверхні денної сторони Венери виявилася достатньою для зйомки зображення місця посадки. Вперше отримано висотний профіль швидкості вітру, що характеризується зростанням швидкості від 0,5 м/с біля поверхні до 100 м/с біля верхньої межі хмар. За вмістом природних радіоактивних елементів (уран, торій, калій) поверхневі породи на Венері посідають проміжне місце між базальтами й гранітами.

У лютому 1974 року на відстані 6 тис. км від Венери пройшов американський пролітний зонд «Марінер-10», оснащений телевізійною камерою, ультрафіолетовим спектрометром й інфрачервоним радіометром. Отримані телевізійні зображення хмарного шару використовувалися для дослідження динаміки атмосфери. За допомогою ультрафіолетового спектрометра було виміряно кількість гелію в атмосфері.

1975 рік став новим етапом у космічних дослідженнях. Уперше станції нового покоління «Венера-9» і «Венера-10» стали штучними супутниками Венери, на які зі спускних апаратів передавалася інформація, що потім ретранслювалася на Землю. Уперше з планети було передано панорамні телевізійні зображення. Також було виміряно густину, тиск, температуру атмосфери, кількість водяної пари, здійснено нефелометричні вимірювання частинок хмар, вимірювання освітленості в різних ділянках спектра. Для вимірювань характеристик ґрунту крім гамма-спектрометра застосовано радіаційний вимірювач густини. Штучні супутники дозволили одержати телевізійні зображення хмарного шару, вивчити розподіл температури за верхньою межею хмар, спектри нічного світіння планети, дослідити водневу корону, здійснити багаторазове радіопросвічування атмосфери й іоносфери, вимірювання магнітних полів і навколопланетної плазми. Великий інтерес викликали грози й блискавки, що відбуваються в шарі хмар. Оптичні виміри показали, що енергетичні характеристики венеріанських блискавок у 25 разів перевершують параметри земних.

1978 р. за допомогою АМС «Венера-11» і «Венера-12» досліджували хімічний склад нижньої атмосфери планети методами мас-спектрометрії, газової хроматографії, оптичної й рентгенівської спектроскопії. Було виміряно кількість азоту, оксиду вуглецю^{[ Джерело? ]}, двоокису сірки, водяної пари, сірки, аргону, неону й визначено ізотопні відношення аргону, неону, кисню, вуглецю, виявлено хлор і сірку в частинках хмар, отримано детальні дані щодо поглинання сонячного випромінювання на різних висотах в атмосфері, необхідні для вивчення теплового режиму. Було зареєстровано імпульси електромагнітного випромінювання, що вказують на існування електричних зарядів в атмосфері на зразок земних блискавок. У складі верхньої атмосфери було виявлено вуглекислий газ (96 % за обсягом), азот (4 %), оксид вуглецю, двоокис сірки, кисню практично не виявилося, вміст водяної пари коливався від 0,1—0,4 % під шарами хмар до 15—30 % вище за них. Наземними спектроскопічними дослідженнями знайдено також молекули хлороводню (HCl). Температура атмосфери біля поверхні планети (на рівні, що відповідає радіусу 6052 км) становила 735К, тиск 9 МПа, густина газу виявилася в 60 разів більшою^{[ Джерело? ]}, ніж у земній атмосфері.

Одночасно з радянськими АМС проходила робота американського проекту «Піонер-Венера», що складався зі супутника та чотирьох атмосферних зондів. На поверхню Венери в чотирьох різних точках здійснили посадку один великий і три малі зонди (великий і один малий — на денний бік, 2 інші малі — на нічну поверхню). Завданням експерименту було дослідження структури, хімічного складу, оптичних властивостей і теплового режиму атмосфери, властивостей хмар. Було також проведено вимірювання нейтрального й іонного складу верхньої атмосфери, плазмові й магнітні вимірювання, досліджено рельєф значної частини планети. 1982 року за допомогою АМС «Венера-13» і «Венера-14» були вперше отримані кольорові панорами поверхні планети. Спускні апарати провели буріння ґрунту (за температури 470 °C і тиску близько 93 атм.). Розпечений ґрунт, добутий буровою установкою, транспортувався складною системою трубопроводів усередину міцного корпуса спускного апарата, де був проведений його хімічний аналіз. Аналіз дозволив визначити вміст у ґрунті оксидів магнію, алюмінію, силіцію, феруму, калію, кальцію, титану й магнію. Уперше виміряно електропровідність і механічну міцність ґрунту, а також було виконано найпростіший сейсмічний експеримент. До програми атмосферних вимірювань входило вимірювання вмісту інертних газів — аргону, неону, криптону, ксенону — і більшості їх ізотопів, що дозволило б зрозуміти процес формування атмосфери Венери.

1983 року за допомогою АМС «Венера-15» і «Венера-16» були вперше отримані радіолокаційні зображення північної приполярної області Венери. На зображеннях добре видно кратери, пасма, височини, великі розлами, гірські хребти. Саме тоді вперше було зафіксовано такі структури як арахноїди.

1984 року з інтервалом у 6 діб в СРСР були запущені однакові АМС «Вега-1» і «Вега-2», обладнані спускними апаратами. Метою запуску було вивчення комети Галлея пролітними апаратами з відстані близько 10 тис. км. 1985 року вперше в атмосфері Венери наповнили гелієм оболонки аеростатні зонди (діаметром 3,4 м). Програма АМС серії «Вега» дозволила вперше здійснити унікальний експеримент щодо прямого вимірювання швидкості вітру верхівки венеріанського хмарного покриву.

Геологія

З аналізу зображень визначилися основні риси геології планети. Було встановлено, що в зоні зйомки найпоширеніші рівнини декількох типів, утворені нашаруваннями вулканічних лав. Морфологія лавових потоків у сполученні з результатами визначення хімічного складу в місцях посадки космічних апаратів серії «Венера» — «Вега» свідчать про те, що це — базальтові лави, широко розповсюджені на Землі, Місяці, і, мабуть, на Меркурії й Марсі. У межах цих рівнин спостерігаються специфічні кільцеві вулканотектонічні структури поперечником у сотні кілометрів, що одержали назву «вінців». Серед рівнин розташовані «острови» і «континенти» сильно пересіченої місцевості, не типової для інших планет. Структурний малюнок такої поверхні, зумовлений перетинаннями численних тектонічних розламів, нагадує вид черепичної покрівлі, а тому місцевість цього типу одержала назву «тессера», що грецькою означає «черепиця».

Аналіз даних «Венери-15,16» привів до висновку про те, що в межах зони зйомки немає ознак тектоніки плит — типової для Землі глобальної організації геологічної активності, для якої характерний поділ верхньої твердої оболонки — літосфери — на кілька великих плит, що пересуваються горизонтально одна щодо іншої. Головною рушійною силою вулканічних тектонічних процесів на Венері, за результатами аналізу даних «Венери-15,16», є вертикальні, висхідні й спадні, пересування речовини надр планети за рахунок теплових неоднорідностей — так званих «гарячих плям». Гарячі плями відомі й на Землі, але їх роль другорядна.

Результати зйомки «Венери-15,16» привели до відкриття ключових елементів геології Венери. Вперше в цій області на зміну здогадам прийшло тверде знання.

Було встановлено, що ендогенні геологічні процеси — базальтовий вулканізм і розломна тектоніка — панують над екзогенними процесами. Не виявлено ніяких слідів діяльності рідкої води на планеті. Це обставина й деякі особливості розподілу ударних кратерів за розміром показали, що умови, близькі до сучасних, були на Венері протягом усього простеженого в глиб часу проміжку геологічної історії планети.

Поверхня

У зоні зйомки «Венери-15, −16» було виявлено близько 150 ударних кратерів діаметром від 8 до 140 км. Знаючи, хоча і дуже приблизно, частоту зіткнень із Венерою астероїдів і комет, за кількістю кратерів на одиницю площі поверхні можна приблизно оцінити середній вік геологічних утворень у зоні зйомки. Його було визначено у 0,5-1 млрд років. Це відрізняє Венеру від Землі, де 2/3 твердої поверхні складає дно океанів з віком осаду на базальтових підстилках, молодшим за 100–200 млн років. Великий вік поверхні свідчить про дуже низьку інтенсивність змін різних форм рельєфу вітровою чи акумуляційною ерозією, хімічним вивітрюванням та іншими поверхневими факторами.

І рівнини, і тесери розсічено протяжними (тисячі кілометрів), складно побудованими жолобами, утвореними роями тектонічних розламів. За топографією і морфологією вони схожі на рифтові зони Землі і, вочевидь, мають таку ж природуНа поверхні рівнин планети у кількох місцях, зафіксованих на знімках «Магеллана», виявлено загадкові «русла» довжиною від сотень до декількох тисяч кілометрів і шириною від 2-3 до 10-15 км. Вони мають типові ознаки долин, прорізаних плином рідини, — меандровидні звивини, поділ і сходження окремих «рукавів», а іноді — щось схоже на дельти річок. На початку найдовшого русла, названого долиною Балтис, довжиною близько 7000 км із дуже помірною (2-3 км) шириною перебуває вулкан поперечником близько 100 км. Морфологія його — типова для базальтових вулканів.

Залишається загадкою, яка рідина прорізала ці русла. Найпростіше було б вважати, що вони — результат термічної ерозії потоком базальтової лави. Але розрахунки доводять, що у потоку базальтової лави не вистачить запасу тепла на шлях довжиною 7000 км. Імовірніше за все це, наприклад, дуже перегріті коматіїтові лави або ще екзотичніші рідини на зразок розплавленої сірки з розчиненими в ній сульфідами^[6] чи рідкої суміші карбонатитів та розплавленої сірки^[7].

Відкриті під час зйомки «Венери-15, −16» кільцеві структури вінців на знімках «Магеллана» визначили істотні деталі їх будови. Кільцеве обрамлення цих структур, зазвичай поперечником від 150 до 1000 км, складалося із систем густої чи розрідженої тріщинуватості широких чи вузьких гряд із загальним концентричним чи радіально-концентричним малюнком. Частина цих структурних елементів молодша за вік навколишніх рівнин, частина — старіша, що свідчить про багатоактний характер утворення вінців. Аналогів вінців Венери на інших планетах земної групи невідомо. На знятих «Магелланом» 98 % поверхні планети пощастило знайти близько 930 ударних кратерів діаметром від 2 до 280 км. На його знімках можна побачити деякі несподівані аспекти процесу утворення ударних кратерів в умовах Венери.

Виявилося, що в багатьох кратерів частина викидів поводить себе як плинна субстанція, утворює спрямовані, зазвичай в один бік від кратера, великі потоки довжиною в десятки кілометрів, а іноді й більше. Незрозуміло, що тече — перегрітий ударом базальт чи суспензія тонкоуламкуватої твердої речовини і крапель розплаву, зважених в густому (65 кг/м³) газі приповерхневої атмосфери.

Важливою властивістю популяції венеріанських ударних кратерів є характер їх розподілу на поверхні, що ніяк не відрізняється від випадкового, а також те, що більшість кратерів, вочевидь, не затоплено лавами з навколишніх рівнин, не порушено навколишніми тектонічними деформаціями, і вони виглядають «накладеними» як на рівнини, так і на тесери. Це може означати, що більша частина спостережуваних вулканічних і тектонічних рельєфів поверхні Венери сформувалася до початку накопичення кратерної популяції, за порівняно короткий проміжок часу 300–500 млн років тому. Але одночасно це означає, що вулканічні і тектонічні утворення, на які накладено кратери, сформувалися дуже швидко. Час утворення має бути набагато меншим за 300–500 млн років, тому, що інакше кількість кратерів на старих і молодих ділянках помітно відрізнялася б і їх розподіл на поверхні не був би випадковим.

Супутникові радіолокаційні дослідження показали, що на поверхні Венери є великі за діаметром, але неглибокі кратери — як ударні, так і вулканічні. Також на Венері знайдено кілька гірських ділянок. Найбільший гірський район — Земля Іштар — за площею вдвічі перевищує Тибет. У центрі його на висоту 10—11 км підіймається гігантський гірський масив. Склад матеріалу поверхні Венери, визначений у декількох місцях посадки, виявився близьким до складу земних базальтів. Однак розподіл висот поверхні на планеті, що дотично свідчить про характер її геологічної будови, на Венері і на Землі виявився різним. На Землі цей розподіл бімодальний — є два максимуми поширеності, що відбивають розподіл поверхні нашої планети на материки та океанічні басейни. Розподіл висот на Венері одномодальний.

 

Реферат на тему

«Венера»

 

Виконав учень 11-Б клас

Дземінський Томас

Цікаві факти

o Венера — найбільш схожа з Землею за розмірами планета, її діаметр менше земного всього на 640 кілометрів.

• Венеріанський рік триває 225 земних днів.
• У всій Сонячній системі тільки Венера та Уран обертаються навколо своєї осі зі сходу на захід.
• День на Венері довший, ніж рік — 243 земних дня.
• Венеру можна легко побачити з Землі неозброєним оком.
• Поверхня Венери прихована настільки щільними хмарами, що крізь них не проникають ніякі промені видимої частини спектру.
• Висока температура поверхні Венери викликана потужним парниковим ефектом.
• Сила тяжіння на Венері складає приблизно дев’ять десятих від земної.
• Перша фотографія Венери з космосу була зроблена в 1962 році апаратом «Марінер-2».
• Маса Венери складає приблизно 80 відсотків від земної.
• Перша посадка безпілотного космічного апарата на Венеру була здійснена в 1970 році радянським зондом.
• На Венері немає зміни часів року.
• Всі кратери на Венері мають діаметр не менше двох кілометрів, так як крізь щільну венеріанську атмосферу здатні дістатися до поверхні планету тільки великі метеорити, інші ж розсипаються і згорають.
• З поверхні Венери не видно сонця через постійно щільні хмари.
• Венеріанські хмари за чотири земних дня проходять повний круг над планетою через сильні вітри, що постійно дмуть.
• Магнітне поле Венери дуже слабке.
• Венера, поряд з Меркурієм, не має природних супутників.
• Венера має настільки високим альбедо, що в безмісячну ніч може відкидати тінь на Землю.
• Атмосфера Венери на 96,5 відсотків складається з вуглекислого газу.
• Температура на поверхні Венери досягає 475 градусів Цельсія, що вище температури плавлення свинцю.
• Маса венеріанської атмосфери в 93 рази більша від земної.
• Тиск на поверхні Венери більший земного в 90 разів.
• На Венері йдуть дощі з сірчаної кислоти.
• З усіх планет Сонячної системи тільки Венера обертається навколо Сонця за годинниковою стрілкою.
• Венера — найгарячіша планета в Сонячної системи, незважаючи на те, що вона знаходиться набагато далі від Сонця, ніж Меркурій.
• Найвищі гори на Венері досягають позначки в 11,3 кілометра.
• На поверхні Венери є тисячі вулканів.
• На Венері немає води ні в якому вигляді.
• Типовий венеріанський пейзаж — гори і скелясті пустелі, оповиті вічним мороком.