Сочинения по литературе
  Главная страница / Астраномия / Солнечная система / Венера /
 

Венера



Венера — ближайшая соседка Земли, вторая по порядку планета Солнечной системы, ее среднее расстояние до
Солнца 108,2 миллиона километров. Размеры и массы Венеры и Земли также очень близки: радиус Венеры 6051 км
(6378 км у Земли) , масса Венеры составляет 0,815 массы Земли, средняя плотность 5240 кг/м, ускорение свободного
падения на экваторе 8,76 м/с, что составляет 0,89 земного. После Солнца и Луны Венера является самым ярким
светилом на земном небе: ее звездная величина в максимуме достигает 4,45 м, и при благоприятных условиях можно
даже наблюдать тень от предметов, создаваемую светом Венеры. Она совершает один оборот по орбите вокруг
Солнца за 225 земных суток. Собственное вращение Венеры необычно: длительность одного оборота превышает
венерианский год и равна 243 земным суткам, направление вращения противоположно вращению других планет.
При этом солнечные сутки длятся около 117 дней. Средняя скорость движения Венеры по орбите 34,99 км/с. Угол
между плоскостями экватора и орбиты равен 2506, орбита планеты круговая, и поэтому на Венере не происходит
смены времен года.
В 1610 году Галилей впервые наблюдал смену фаз у Венеры, т.е. изменение ее видимой формы от диска до
узкого серпа. В 1761 году Ломоносов, наблюдая прохождение планеты по диску Солнца, обнаружил у Венеры
атмосферу. Начиная с XVII века, астрономы не раз пытались "разглядеть" Венеру, однако из-за плотного облачного
покрова Венера в видимом диапазоне длин волн представляется однородной.
Совершенствование техники астрономических наблюдений, использование поляриметрических и
стереоскопических измерений, освоение инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов длин волн позволили
получить некоторую информацию о характеристиках атмосферы Венеры на уровне верхней границы облаков.
В двадцатых — тридцатых годах нашего столетия были проведены первые наблюдения Венеры в
инфракрасной области 8-13 микрон, позволившие определить температуру атмосферы у верхней границы облаков
(Петтит и Никольсон, 1929 год) , обнаружены полосы углекислого газа (Адамс и Данхэм, 1932 год) , проведены
первые поляриметрические измерения (Лио, 1929 год) . Дальнейшее развитие наземных спектроскопических
наблюдений позволило Конну и др. в 1969 году получить прекрасный атлас инфракрасных спектров Венеры и
других планет со спектральным разрешением порядка 1055, обнаружить линии окиси углерода, соляной и
фтористоводородной кислот в спектре Венеры и оценить содержание этих компонент. Рядом исследователей в
шестидесятые годы были обнаружены в атмосфере планеты пары воды.
До полетов космических станций к Венере единственную возможность зондирования подоблачной
атмосферы планеты предоставляли радиоастрономические наблюдения в сантиметровом и дециметровом
диапазонах длин волн. Эти наблюдения, выполненные в конце пятидесятых — начале шестидесятых годов в СССР и
США, а также совместные наблюдения ученых обеих стран показали, что нижняя атмосфера Венеры имеет
температуру 500 700 К или 250-450 С. Тогда же в 1961-1962 годах в СССР, США и Великобритании была проведена
радиолокация Венеры, которая позволила определить направление и скорость собственного вращения, изучить
топографические характеристики поверхности, уточнить размер Венеры.
Хотя наземные астрономические наблюдения Венеры продолжают развиваться и поныне, основная
информация об этой планете за последние два десятилетия была получена с космических аппаратов.
Первым исследовательским аппаратом, направленным землянами к другой планете, стала советская
автоматическая станция "Венера-1", стартовавшая 12 февраля 1961 года. Через три месяца она прошла на расстоянии
около 100 тысяч километров от Венеры и вышла на орбиту спутника Солнца. Основными задачами станции
"Венера-1" являлись проверка методов вывода космических объектов на межпланетную трассу, проверка
сверхдальней радиосвязи и управления станцией, проведение физических исследований в космосе.
В декабре 1962 года американский зонд "Маринер-2" пролетел на расстоянии 35 тысяч километров от Венеры,
имея на борту радиометр сантиметрового диапазона, магнитометр и ряд приборов для исследования заряженных
частиц в космической пыли. Магнитное поле не было обнаружено; по данным радиометра был сделан вывод, что
радиоизлучение формируется в нижней атмосфере Венеры, а не в ионосфере, как это допускалось ранее.
В 1965 году к "прекраснейшей из звезд небесных", так назвал Венеру Гомер, ушла "Венера-2", которая провела
так называемые полетные исследования. Надежно работали приборы для измерения космических лучей, магнитных
полей, потоков заряженных частиц и микрометеоритов, радиопередатчики и вся система передачи результатов
научных наблюдений. Расправленные крылья солнечных батарей питали приборы и аппаратуру электроэнергией.
Основная техническая проблема, стоявшая перед конструкторами межпланетной станции, заключалась в
обеспечении ее работы во время спуска в атмосфере Венеры в условиях огромных температур и давления, а также в
период аэродинамического торможения.
И вот наступил качественно новый этап: в 1965 году "Венера-3" впервые достигла поверхности планеты, а
1967 году "Венера-4" впервые осуществила плавный спуск в ее атмосфере и провела непосредственные физико-
химические исследования.
Первый в истории человечества сеанс межпланетной радиосвязи продолжался 93 минуты. Были измерены в
зависимости от высоты плотность, давление и температура атмосферы, проведен химический анализ состава
атмосферы. Спускаемый аппаррат был рассчитан на давление до 20 атмосфер, и передача данных прекратилась до
посадки на твердую поверхность Венеры. Было установлено, что углекислый газ является основной компонентой
атмосферы (не менее 95%) , получены пределы содержания ряда других компонент, однозначно установлено
существование высоких давлений и температур в атмосфере планеты. На пролетном аппарате измерена водородная
корона Венеры, проведены наблюдения заряженных частиц и микрометеоритов.
Через день после посадки "Венеры-4" мимо планеты мимо планеты на расстоянии 4000 км пролетел
"Маринер-5", с помощью которого было исследовано прохождение радиосигнала через атмосферу и ионосферу
(радиопросвечивание) и проведены измерения водородной короны. По данным радиопросвечивания были
получены зависимости температуры и давления от высоты в пределах 90-35 км и концентрация электронов
ионосфере.
Существование менее плотной, чем земная, водородной короны у Венеры было обнаружено измерениями на
космических аппаратах "Венера-4" и "Маринер-5". Для верхних областей Венеры характерен ряд особенностей,
определяемых фотохимией CO2 c возможным участием в комплексе реакций воды и галогенов, в условиях атомных
и молекулярных взаимодействий и взаимодействия с солнечным ветром.
Основная цель запуска в 1969 году двух станций "Венера-5" и "Венера-6" — увеличение проникновения в
атмосферу Венеры, повышение точности измерений химического состава, параметров атмосферы и соответствующих
им высот. Корпус спускаемого аппарата был несколько упрочен, что позволило провести измерения подоблачной
атмосферы на более низких высотах (до 19 км над поверхностью планеты) .
Спускаемый аппарат новой конструкции был создан и вошел в состав станции "Венера-7", которая достигла
окрестностей планеты в декабре 1970 года. Ее аппаратура проводила измерения не только во время спуска во всей
толще атмосферы, но и в течение 23 минут на самой поверхности планеты. Условия оказались необыкновенно
суровыми: давление достигало 90 атмосфер, а температура — до 500оС; в облачном покрове, окутывающем планету,
очень много углекислого газа и мало кислорода. Получены данные о характере пород поверхностного слоя — 6
Венеры.
С помощью спускаемого аппарата станции "Венера-8" в 1972 году были проведены разносторонние
исследования атмосферы и поверхности Венеры. Кроме измерений атмосферного давления, плотности и
температуры были измерены освещенность и вертикальная структура аэрозольной среды, в том числе и облачного
слоя, определены скорости ветра на различных высотах в атмосфере по доплеровскому сдвигу частоты
радиопередатчика, проведена гамма-спектроскопия поверхностных пород. Фотометрические измерения показали,
что облачный слой простирается до высот около 40 км, оценена его оптическая толщина и прозрачность;
освещенность на поверхности дневной стороны Венеры оказалась достаточной для съемки изображения места
посадки. Впервые получен высотный профиль скорости ветра, который характеризуется возрастанием скорости от 0,
5 м/сек у поверхности до 100 м/сек у верхней границы облаков. По содержанию естественных радиоактивных
элементов (уран, торий, калий) поверхностные породы на Венере занимают промежуточное положение между
базальтами и гранитами.
В феврале 1974 года на расстоянии 6000 км от Венеры прошел американский зонд "Маринер-10", на котором
были установлены телевизионная камера, ультрафиолетовый спектрометр и инфракрасный радиометр. Полученные
телевизионные изображения облачного слоя использовались для исследования динамики атмосферы. С помощью
ультрафиолетового спектрометра обнаружены и измерены количества гелия в атмосфере.
Станции нового поколения "Венера-9" и "Венера-10", достигшие планеты в октябре 1975 года, стали первыми
искусственными спутниками Венеры, а их спускаемые аппараты совершили мягкую посадку на освещенной стороне
планеты. Впервые были переданы панорамные телевизионные изображения с другой планеты, измерены на
спускаемых аппаратах плотность, давление, температура атмосферы, количество водяного пара, проведены
нефелометрические измерения частиц облаков, измерения освещенности в различных участках спектра. Для
измерений характеристик грунта помимо гамма-спектрометра использовался радиационный плотнометр.
Искусственные спутники позволили получить телевизионные изображения облачного слоя, распределение
температуры по верхней границе облаков, спектры ночного свечения планеты, провести исследования водородной
короны, многократное радиопросвечивание атмосферы и ионосферы, измерение магнитных полей и околопланетной
плазмы. На станциях второго поколения информация со спускаемых аппаратов предавалась на орбитальный аппарат,
а затем ретранслировалась на Землю. Это привело к значительному увеличению количества получаемой
информации.
На панорамах видны выходы коренных пород наряду с эродированным материалом; развалы камней могут
быть результатом смещений в коре и служить подтверждением тектонической активности на Венере. В целом
поверхность Венеры — это горячая сухая каменистая пустыня.
В 1978 году по межпланетной трассе прошли и достигли заданной цели еще два посланца — "Венера-11" и
"Венера-12", основной задачей которых, было детальное исследование химического состава нижней атмосферы
методами масс-спектрометрии, газовой хроматографии, оптической и рентгеновской спектроскопии. Были измерены
количества азота, окиси углерода, двуокиси серы, водяного пара, серы, аргона, неона и определены изотопные
отношения аргона, неона, кислорода, углерода, обнаружены хлор и сера в частицах облаков, получены детальные
данные по поглощению солнечного излучения на различных высотах в атмосфере, необходимые для изучения его
теплового режима. Специальным приемником были зарегистрированы импульсы электромагнитного излучения,
указывающие на существование электрических зарядов в атмосфере наподобие земных молний. На пролетных
аппаратах были установлены ультрафиолетовые спектрометры для исследования состава верхней атмосферы.
Основная составляющая атмосферы Венеры — углекислый газ (96% по объему) , азот (4%) , окись
углеродадвуокись серы, кислорода практически нет, содержание водяного пара, по-видимому, колеблется от 0,1 — 0,
4% под облачными слоями до 15-30% выше них. Наземными спектроскопическими исследованиями найдены также
молекулы HCl.
Температура атмосферы Венеры у поверхности планеты (на уровне, соответствующем радиусу 6052 км) 735 К,
давление 9 МПа, плотность газа в 60 раз больше, чем в земной атмосфере.
Атмосфера Венеры до 50 км от поверхности сохраняется близкой к адиабатической, а выше 50 км
температурный градиент уменьшается приблизительно вдвое. Суточные колебания температуры у поверхности 1 К,
а на высоте 50-80 км достигают 15-20 К.
Температура верхней границы облачного слоя в приполярной зоне на 5-10 К выше, чем у экватора, что,
видимо, связано с изменением высоты расположения облаков. Высокая температура атмосферы у поверхности
объясняется действием парникового эффекта: согласно данным прямых измерений, значительная часть солнечного
излучения (3 — 4%) достигает поверхности и нагревает ее, а сильная непрозрачность для собственного инфракрасного
излучения плотной углекислой атмосферы с примесью водяного пара препятствует остыванию поверхности.
Обнаружена высокая грозовая активность Венеры: интенсивность электрических разрядов,
регистрировавшаяся по частоте следования низкочастотных импульсов на спускаемых аппаратах "Венера-11" и
"Венера-12", оказалась во много раз выше, чем на Земле. Очевидно, вблизи поверхности Венеры возникают
электрические поля с напряженностью в сотни кВ/м. Высокая грозовая активность предположительно объясняется
наличием действующих вулканов на поверхности Венеры.
Космические исследования показали, что собственного магнитного поля у Венеры нет.
Одновременно с "Венерой-11" и "Венерой-12" проходила работа американского проекта "Пионер-Венера",
который включал спутник и четыре атмосферных зонда с аппаратурой для измерения давления, плотности,
температуры, оптической толщины облаков и теплового излучения в атмосфере. На одном из зондов были
дополнительно установлены масс-спектрометр, газовый хроматограф, спектрометр размеров аэрозольных частиц и
два фотометра. На борту спутника находились масс-спектрометры нейтрального и ионного состава,
ультрафиолетовый спектрометр, инфракрасный радиометр, поляриметр, магнитометр, анализаторы плазмы и
электрических полей, радар для исследования рельефа. 4 декабря 1978 года на околопланетную орбиту выведен
американский космический аппарат "Пионер-Венера-1", а 9 декабря на Венере в четырех точках планеты совершили
посадку один большой и три малых зонда (большой и один малый на дневную сторону, 2 других малых — на ночную
поверхность) , доставленные космическим аппаратом "Пионер-Венера-2" (сам космический аппарат сгорел в
атмосфере Венеры) . Во время этих экспериментов были проведены исследования структуры, химического состава,
оптических свойств и теплового режима атмосферы, свойств облаков. Проведены также измерения нейтрального и
ионного состава верхней атмосферы; плазменные и магнитные измерения; методом радиовысотометрии исследован
рельеф значительной части планеты.
На спускаемых аппаратах "Венера-13" и "Венера-14" (1982 год) была установлена усовершенствованная
аппаратура химического анализа атмосферы (масс-спектрометры, газовые фроматографы, оптические и
рентгеновские спектрометры) , для исследования частиц облачного слоя. На этих станциях впервые были получены
цветные панорамы поверхности планеты, проведены бурение и анализ грунта. Была решена проблема создания и
обработки грунтозаборного устройства, взятые образцы грунта доставлены внутрь спускаемых аппаратов и
подвергнуты рентгеновскому анализу, который дал содержание основных элементов в исследованных образцах
грунта.
Главной целью космического эксперимента на искусственных спутниках Венеры автоматических
межпланетных станциях "Венера-15" и "Венера-16" (1983 год) являлось радиолокационное картографирование
поверхности северного полушария с по — 11 мощью радиолокаторов бокового обзора. Впервые получены
радиолокационные изображения северной приполярной области Венеры. На изображениях различаются кратеры,
гряды, возвышенности, крупные разломы, горные хребты и детали рельефа размером 1-2 км. На спутниках были
также установлены приборы для зондирования поверхности и атмосферы планеты в радиодиапазоне и
инфракрасный Фурье-спектрометр, созданный учеными ГДР и СССР для исследования химического состава,
строения, теплового режима и динамики атмосферы на высотах 55-100 км.
Получение с помощью разведчиков космоса разнообразной информации о районах дальних и ближних,
Венере, других уголках Солнечной системы имеет огромное научное и познавательное значение. Познав прошлое
люди смогут предсказать будущее.


Вернуться к оглавлению