Особенности атмосферы планеты венеры

Исследование планеты Венера космическими аппаратами

Космические исследования Венеры начались в 1961 году с полета советской автоматической межпланетной станции «Венера-1», пролетевшей в 100 тысячах километрах от планеты. После этого были полеты еще нескольких «Венер» и американских «Маринеров» (Mariner). В 1970 году космический аппарат (КА) «Венера-7» впервые совершил на планету мягкую посадку, а в 1975 году с КА «Венера-9» и «Венера-10» были получены панорамные изображения поверхности Венеры.

В 1978 году на планету совершили посадку спускаемые аппараты «Венера-11» и «Венера-12», изучившие в том числе и электрическую активность атмосферы Венеры. В том же году был запущен американский проект «Пионер–Венера» (Pioneer-Venus), результатом которого стала топографическая карта, созданная на основе радарной съемки.

В 1982 году «Венера- 13» и «Венера-14» передали первые цветные снимки поверхности планеты. Дальнейшим продолжением программы «Венера» в СССР стал международный проект «Вега» по исследованию Венеры (зондами в атмосфере), а также кометы Галлея.

По программе «Вега» в создании научных приборов и обслуживающих их систем вместе с советскими специалистами принимали участие представители Австрии, Болгарии, Венгрии, ГДР, Польши, Франции, ФРГ и Чехословакии. В проекте участвовали Европейское космическое агентство, Япония, США.

В рамках программы были созданы две идентичные станции – «Вега-1» и «Вега-2». Каждая из них состояла из пролётного модуля и спускаемого аппарата, который в свою очередь подразделялся на посадочный модуль и аэростатный атмосферный зонд. Аэростат, вес которого вместе с системой наполнения не превышал 110 килограмм, был разработан в Научно-производственного объединения имени С.А. Лавочкина.

15 декабря 1984 года с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Протон-К», которая вывела на траекторию полета к Венере автоматическую межпланетную станцию «Вега-1». Впервые в СССР запуск межпланетной станции был показан по телевидению, и впервые о нем было известно заранее. Следующая станция «Вега-2» была отправлена в полет 21 декабря 1984 года.

11 июня 1985 года спускаемый аппарат станции «Вега-1» вошел в атмосферу Венеры на ночной стороне. После отделения от него верхней полусферы, в которой в сложенном состоянии находился аэростатный зонд, каждая часть совершала автономный спуск. Через несколько минут началось наполнение аэростата гелием, по мере прогрева гелия зонд всплыл на расчетную высоту (53-55 километров), начался дрейф.

У межпланетной станции «Вега-2» 13 июня 1985 года произошло разделение спускаемого и пролетного аппаратов, с уводом последнего с помощью собственной двигательной установки на пролетную траекторию. 15 июня 1985 года прошли операции по входу ее спускаемого аппарата в атмосферу Венеры и приему информации с него. Посадка спускаемого аппарата произошла без сбоев. В результате, грунтозаборное устройство отработало штатно, что позволило провести анализ грунта в месте посадки, в предгорьях Земли Афродиты в южном полушарии, примерно в 1600 километрах от места посадки спускаемого аппарата «Веги-1».

В 1989 году США запустили к Венере автоматическую межпланетную станцию «Магеллан» (Magellan), которая в течение нескольких лет провела глобальное картографирование планеты.

Позже межпланетные станции «Галилео» (Galileo), Cassini («Кассини») и Messenger («Мессенджер») прошли мимо Венеры по дороге к своим целям (соответственно, Юпитеру, Сатурну и Меркурию) и передали на Землю немало ценных сведений.

9 ноября 2005 года ракетой-носителем «Союз-ФГ» с космодрома Байконур был запущен европейский корабль «Венера-Экспресс» (Venus Express), предназначенный для изучения поверхности Венеры и ее атмосферы. В апреле 2006 года аппарат встал на орбиту планеты и проработал до декабря 2014 года, передав на Землю тысячи уникальных снимков и множество интереснейшей информации о Венере. Станция впервые сделала изображение южного полюса планеты.

В 2010 году для изучения атмосферы Венеры к ней был направлен японский космический аппарат «Акацуки» (Akatsuki), но ему не удалось выйти на орбиту вокруг планеты. Очередная попытка вывести его на эту орбиту будет предпринята в 2016 году, когда «Акацуки» снова приблизится к Венере.

Запуск российского зонда для исследования Венеры – аппарата «Венера-Д», был включен в Федеральную космическую программу на 2006-2015 годы. В 2009 году срок запуска сдвинулся на 2018 год. В настоящее время он планируется не ранее 2024 года.

Разрушение коры в прошлом

Считается, что 300—500 млн лет назад Венера претерпела событие, которое привело к полному обновлению коры планеты или к перекрытию её верхних слоев поступившим мантийным материалом. Одним из возможных объяснений этого явления является гипотеза о цикличности подобных событий, в результате которых происходит избавление от излишков тепла, накапливаемых в её внутренних слоях в течение продолжительного времени. На Земле процесс переноса тепла от центра к поверхности реализуется посредством тектоники плит, которая не была обнаружена на Венере. Таким образом, согласно этой теории, в своем современном состоянии планета претерпевает внутренний разогрев из-за радиоактивного распада элементов, что через некоторое время приведет к новому периоду глобального базальтового вулканизма, который практически полностью покроет поверхность Венеры новым магматическим материалом. Косвенным подтверждением этой теории является то, что, несмотря на близкие к земным параметры планеты, она практически лишена магнитного поля, а также исключительно высокое значение соотношения дейтерия к водороду-1 в атмосфере. Первое может быть объяснено отсутствием отдачи тепла ядром Венеры, второе может указывать на то, что в недалеком прошлом её атмосфера содержала гораздо бо́льшее количество воды.

Первая атака

Интересные факты о планете Венера

Эта планета очень любопытна, у неё есть немало отличий не только от привычной нам Земли, но и от других планет Солнечной системы. Это просто уникальный мир, не имеющий аналогов.

• Венера очень похожа на Землю по своим физическим параметрам. Её диаметр всего на 640 км меньше, чем у Земли. Масса её – 80% земной.
• Длительность венерианского года – 225 наших суток, а день там длится 243 суток, то есть венерианские сутки длиннее венерианского года.
• Венера вращается в обратном направлении, чем остальные планеты, кроме Урана – с востока на запад.
• На Венере нет времен года.
• Венера – самая горячая планета Солнечной системы. На ней жарче, чем на Меркурии, который ближе к Солнцу. На поверхности Венеры температура достигает 467 градусов по Цельсию, это больше температуры плавления олова, свинца и цинка.
• Из-за густой облачности освещение на Венере, как у нас в пасмурный день. Хотя Солнце гораздо ближе, но его там не никогда не удастся увидеть.
• Из-за сплошного облачного покрова поверхность Венеры нельзя увидеть. Но облачный слой прозрачен для радиоволн определенной длины.
• На поверхности Венеры немного кратеров, а те, что есть, имеют диаметр не менее 2 км. Дело в том, что сквозь плотную атмосферу могут пробиться только очень крупные метеориты, остальные сгорают.
• Атмосферное давление на поверхности больше земного в 90 раз.
• Атмосфера Венеры в 93 раза тяжелее земной.
• На Венере идут дожди из серной кислоты, но до поверхности капли не долетают – испаряются по пути.
• На Венере очень много вулканов – тысячи.
• Типичный венерианский пейзаж – горы и скалистые пустыни.
• У Венеры очень слабое магнитное поле, практически отсутствует.
• У Венеры и Меркурия нет естественных спутников, а у остальных планет есть.
• На Венере нет воды, нигде, ни в каком виде. Мало того, с солнечным ветром из атмосферы активно теряются атомы кислорода и водорода, которые могли бы образовать молекулы воды. Это, пожалуй, самая сухая планета. Даже на Меркурии есть вода в виде льда.

Конечно, это не всё, чем выделяется эта удивительная планета, лишь самые примечательные факты.

Примечания

1. По данным сайта Russian-Records.com пластинка с песней (матричный номер 8367) вышла уже весной 1939 года, в том же году были выпущены пластинки не только в Москве, но и в Ленинграде и Свердловске.
2. Биографическая справка о В. Красовицкой на портале kino-teatr.ru.
3. Полный текст песни защищён российскими законами в области авторского права. Допустимо использование лишь отдельных цитат и фрагментов
4. Первушин А. И. Красный космос. Звёздные корабли Советской империи. — М.: «Яуза», «Эксмо», 2007. — ISBN 5-699-19622-6.

Общие сведения о Венере

Подарила необычайно красивое имя планете римская богиня красоты и любви. Назвать её этим именем римляне решили в силу высочайшей освещенности небесного тела, её заметности, ведь в те века еще не было развито исследование космоса с помощью специальных приборов, у людей не было сведений о Венере. С тех пор, планета и носит образ женственности, любви, нежности, идущего от женского начала природы тела. В своих представлениях, видные исследователи древности предполагали, что вся территория сестры Земли покрыта болотистыми лесами, верили в существование жизни.

Венера- входит в топ 8 планет Солнечной системы и по удалённости от Солнца занимает второе место, Венера и Солнце никогда не бывают удалены менее чем на 48 градусов. Расстояние от него занимает — 108 миллионов километров. Расстояние же до Земли колеблется в пределах от 37 до 261 миллионов километров. Период обращения вокруг Солнца, с учётом округления, может приравняться к 225 земным суткам; средняя орбитальная скорость составляет 35 км/с. Размеры Венеры очень похожи с размерами Земли. Радиус планеты составляет 95 % земного, а масса, с учётом округления, 82 % земной.

Яркий космический объект интересовал всё человечество, на протяжении многих исторических эпох. Изучение началось еще с вавилонян, они назвали планету Иштар. Но наиболее важные и первые наблюдения за светилом проводил известный итальянский учёный, астроном- Галилео Галилей, который наблюдал за планетой с помощью простого приспособления- подзорной трубы. Результаты его научной работы позволили взглянуть на планету с новой стороны, только теперь с реальной.  С появлением в 1610 году более мощных оптических устройств, таких как телескопы, люди стали отмечать фазы Венеры, которые напоминали лунные фазы. Первые наблюдения позволили выявить некоторую схожесть планеты с Землёй.

Фазы Венеры изменяются в процессе вращения её вокруг Солнца. При полной фазе – планета находится за самим ярким объектом космического пространства. Четвертная фаза свидетельствует о наивысшей элонгации. Рассмотреть фазы Венеры возможно с помощью обычного телескопа. В определённый период изучения планеты, её фазы стали весомым доказательством гелиоцентрической картины мира, т.к. процесс вращения небесного тела происходит непосредственно вокруг Солнца.

Вплоть, до середины двадцатого века учёные-исследователи надеялись на наличие на поверхности планеты Венеры следов жизни, но организованные космические миссии СССР и США доказали обратное.

Атмосфера здесь самая плотная среди планет, это связано с высочайшим содержанием углекислого газа. Поверхность покрыта облаками, состоящими из серной кислоты, которые непрозрачны при свете.

Атмосфера Венеры и по сей день продолжает терять водород и кислород. А в целом планета носит заметные следы вулканической жизни, и содержит некоторое количество серы.  По низкому количеству кратеров можно сделать вывод, что она относительно молода, её возраст, приблизительно, равен 500 миллионам лет. На ней отсутствует вода. Литосфера вязкая и неподвижная.

Что касается исследования Венеры, то Советский Союз- первое государство, создавшее космический аппарат, предназначенный для изучения Венеры. Запуск спутника произошёл 12 февраля 1961 года. Затем, к поверхности космического тела были запущены многочисленные советские спутники, американские, европейские и японские. Но исследования, с помощью специальных космических устройств имеют небольшой интервал работы, т.к. условия на планете жёсткие, работа аппаратов возможна только на два- три часа. Роскосмос планирует отправить на поверхность планеты устройство, которое сможет проводить исследование Венеры на протяжении месяца.

Циркуляция атмосферы

Скорость ветра в нижней атмосфере Венеры измерялась на всех посадочных аппаратах, начиная с «Венеры-4», но впервые вертикальный профиль ветра от поверхности до 60 км высоты получили «Венера-9 и 10» (1975). Оказалось, что скорость ветра растет от 0,5–1,5 м/с у поверхности до 50–60 м/с на уровне среднего облачного слоя (55–60 км). У верхней границы облаков она достигает 100 м/с. Таким образом, оказалось, что планета и ее атмосфера вращаются с разными скоростями. Венера совершает оборот вокруг оси за 243 суток (земных), а ее атмосфера (на уровне верхнего облачного слоя) — примерно за 4 суток, т. е. более чем в 60 раз быстрее! Эта особенность атмосферы получила название «суперротация». Да и само осевое вращение Венеры и ее атмосферы, в отличие от других планет (кроме Урана), направлено в сторону, противоположную орбитальному вращению вокруг Солнца.

Структура атмосферы Венеры отличается от земной. Прежде всего, в ней отсутствует стратосфера. За самым нижним слоем — тропосферой — находится тропопауза, в зависимости от широты расположенная на высоте 56–62 км. Выше нее — мезосфера, на высоте приблизительно 100–110 км, — мезопауза, а еще выше — термосфера. В тропосфере градиент температуры близок к адиабатическому. При определенных условиях в этом слое могут рождаться вертикальные конвективные потоки. Выше тропопаузы атмосфера стабильна, т. е. в ней не происходит вертикального перемешивания. Средний облачный слой — конвективный. Именно там плавали баллоны аппаратов «ВЕГА-1 и 2». Возможно, в тропосфере существуют еще две конвективные зоны: на высоте 20–30 км и вблизи поверхности [].

Венера — планета медленно вращающаяся, с осью вращения, практически перпендикулярной плоскости эклиптики. И потому на ней нет смены времен года. Динамическое состояние мезосферы Венеры определяется циклострофическим балансом: силы, связанные с градиентом давления, уравновешиваются центробежной силой. Уравнение баланса позволяет теоретически оценить скорость зонального (т. е. вдоль параллелей) термического ветра до высоты 80–90 км. На высоте 90–110 км расположена переходная область между двумя основными модами циркуляции: зональной суперротацией и движением потока, который поднимается вверх в подсолнечной точке и опускается на противоположной стороне планеты, в антисолнечной точке (так называемый SS—AS-перенос).

Один из методов изучения динамики атмосферы выше 90 км — наблюдение пространственного распределения яркости ночных свечений, в частности свечений молекулярного кислорода. Эта самая яркая ночная эмиссия возникает при рекомбинации атомов кислорода, которые образуются при фотолизе СО₂ на дневной стороне, переносятся циркуляцией на ночную сторону на высоте 90–130 км (в верхней мезосфере и нижней термосфере), рекомбинируют в нисходящем потоке и высвечивают энергию в полосе O₂ 1,27 мкм. Измерения свечения О₂ картирующим спектрометром VIRTIS VEX подтвердили, что, хотя основная мода циркуляции верхней атмосферы — SS—AS-перенос, на нее могут накладываться и зональная суперротация, и волны масштабом от нескольких километров до планетарных.

Полноприводные убийцы

Статистические данные

Исследования и интересные факты о Венере

Рисунок 4. Снимок, сделанный с посадочного модуля

На протяжении многих лет писатели-фантасты и ведущие астрономы мира предполагали, что на планете, имеющей аналогичные размеры с Землёй и расположенной ближе к солнцу, вечные тропики и жара. Их версии были разбиты только после того, как пришли первые отчёты с запущенных зондов.

Согласно показаниям, температура на Венере, пригодная для существования человека, находится на уровне 50 км от поверхности. Так, именно здесь зафиксирован диапазон от +20 до + 37 °С и давление, идентичное земному на уровне мирового океана.

Что касается показателей на поверхности планеты, то для жизни человека они непригодны по причине высоких температур и плотности нижних слоёв атмосферы.

Атмосферное давление можно сравнить с нагрузкой, получаемой на глубине 910 м под водой, из-за чего углекислый газ находится в состоянии сверхкритической жидкости. Поэтому всё, что удалено от поверхности менее чем на 5 км, выглядит, как погружённое в расплавленный полужидкий-полугазообразный океан дуоксида углерода. А температура здесь около 460 °С, что выше, чем на Меркурии, расположенном к Солнцу гораздо ближе. Объяснить это свойство Венеры можно парниковым эффектом, образующимся от взаимодействия углекислого газа и кислотных облаков в верхних слоях атмосферы.

Изменения температуры и погоды практически не наблюдается в любое время года. Несмотря на медленную частоту вращения, даже в период астрономической зимы планета не остывает благодаря высоким показателям тепловой инерции тропосферы.

Кроме этого, следует привести ещё несколько интересных и удивительных фактов о «сестре» нашей планеты:

• Первый беспилотный аппарат, достигший поверхности, был советский зонд. Произошло это в 1970 г.
• Первый снимок, сделанный из космоса, осуществлён американским аппаратом «Маринер-2».
• Здесь нет осени, лета, весны и зимы. Перепады температур очень незначительны.
• Может показаться странным, но год на Венере длится 225 земных суток, а день — 243.
• Здесь нет воздуха, атмосфера на 96,5% состоит из СО2.
• Венера не имеет спутников.
• Высокая температура не позволяет создать условия, чтобы на планете существовала вода и любые формы жизни.

Пейзаж планеты скучен и однообразен. Всегда выглядит одинаково: горы и скалистые равнины. Причем здесь очень мало кратеров, образованных в результате столкновений с метеоритами. Вероятно, они сглаживаются за счёт извержений и вытекающей лавы, выравнивающей поверхность.

Как оказалось, хотя из всех восьми планет Солнечной системы Венера и считается практически единственным космическим объектом, сильно схожим с Землёй, на физических параметрах аналогии и завершились. Как стало видно в результате многолетних исследований, жизни на планете нет и быть не может. Причиной этому является высокая температура и давление на поверхности, уничтожающие не только живые формы, но и преобразующие газы в полужидкое состояние.

Фазы Венеры

Category:Коротко и ясно о самом интересном

«Венера была видна на западе как вечерняя звезда, она становилась все больше, однако освещённая часть поверхности уменьшалась, превращаясь в тонкий серп. Венера обращается по орбите, расположенной между Землёй и Солнцем. В этот период она приближалась к Земле, и её видимый диаметр увеличивался. Однако её серп становился все ýже, потому что Венера приближалась к линии, соединяющей Землю и Солнце. Вскоре после этого Венера будет сиять над восточным горизонтом в предрассветном небе как утренняя звезда» (Daniel Herron по материалам Astronomy Picture Of the Day).
 Зарисовка фаз Венеры, сделанная Галилео Галилеем (Museum of Science, Florence).
 Картина смены фаз и изменение видимого размера Венеры согласно моделям мира Клавдия Птолемея и Николая Коперника (starrynighteducation.com с изм.).

Говорят, что есть люди, которые видят фазы Венеры невооружённым глазом. Это довольно трудно. В телескоп фазы Венеры видны хорошо, и их можно наблюдать регулярно

Почему это так важно? Потому что фазы Венеры вместе с данными о размере диска Венеры (обращу внимание, что меняется видимый размер диска), конечно, говорит о том, что, чем больше кажется Венера, тем она ближе к Земле, и наоборот. Так вот, если мы объединим данные по фазам, по размеру диска и по блеску, мы поймём, что объяснить их можно, только, если Венера вращается вокруг Солнца. Когда она маленькая, яркая и мы видим весь диск, она находится практически за Солнцем

Получить всё то же самое в модели, когда Венера всегда находятся между нами и Солнцем (как следует из геоцентрической модели), просто невозможно. И поэтому обнаружение фаз Венеры было очень сильным аргументом в пользу того, что Венера вращается вокруг Солнца, и, соответственно, в пользу гелиоцентрической картины мира

Когда она маленькая, яркая и мы видим весь диск, она находится практически за Солнцем. Получить всё то же самое в модели, когда Венера всегда находятся между нами и Солнцем (как следует из геоцентрической модели), просто невозможно. И поэтому обнаружение фаз Венеры было очень сильным аргументом в пользу того, что Венера вращается вокруг Солнца, и, соответственно, в пользу гелиоцентрической картины мира.

Это – глава из стенгазеты, выпущенной благотворительным проектом «Коротко и ясно о самом интересном». Нажмите на миниатюру газеты ниже и читайте остальные статьи по интересующей вас тематике. Спасибо!

Материал выпуска любезно предоставил Сергей Борисович Попов – астрофизик, доктор физико-математических наук, профессор Российской академии наук, ведущий научный сотрудник Государственного астрономического института им. Штернберга Московского государственного университета, лауреат нескольких престижных премий в области науки и просвещения. Надеемся, что знакомство с выпуском будет полезно и школьникам, и родителям, и учителям – особенно сейчас, когда астрономия снова вошла в список обязательных школьных предметов (приказ №506 Минобрнауки от 7 июня 2017 года).

Атмосфера и климат Венеры

Сходный состав Земли и Венеры (их средние плотности близки) говорит об их образовании из одного и того же протопланетного вещества. Не очень большое различие в содержании таких устойчивых молекул, как N₂ (на Венере азота всего второе больше), также указывает на сходные условия возникновения обеих планет. Следовательно, столь драматическое современное различие этих планет связано с их неодинаковыми эволюционными путями.

Очевидно, что основная причина климатических различий Земли и Венеры кроется в свойствах их атмосфер. Атмосфера Венеры почти в 100 раз массивнее земной и на 96,5% состоит из углекислого газа с примесью азота (3,5%) и других газов — малых составляющих: SO₂, Ar, H₂O, CO, OCS, He, Ne, HCl, HF. Полная масса углекислоты на Земле и Венере сравнима. Но на Земле углекислота спрятана в твердых карбонатах и известковых отложениях, связанных с древними примитивными организмами. Формирование карбонатов, как и условия возникновения жизни, определяется многими процессами (тектоническими, радиацией, температурой). На Земле, по-видимому, решающую роль сыграл океан. Сейчас воды на Земле на пять порядков больше, чем на Венере (слой осажденной воды на ней не превысил бы 3 см против 3 км на Земле). Миллиарды лет назад на Венере, скорее всего, воды было значительно больше. Планета могла потерять и продолжает терять воду в результате диссипации. Эксперимент ASPERA (Analyser of Space Plasma and Energetic Atoms) VEX обнаружил, что «убегающие» атомы кислорода и водорода находятся в отношении 1:2, что указывает на разрушение молекул Н₂О. Отношение изотопов водорода D/H превышает земные значения более чем в 150 раз — «убегают» более легкие атомы, обладающие более высокими скоростями теплового движения.

Однако расчеты показывают, что современная скорость диссипации недостаточна для объяснения потери планетой всей воды. Либо скорость диссипации в прошлом была значительно выше, либо действуют и другие процессы, удаляющие воду. Например, значительное количество воды может быть связанным в минералах.

Высокая температура поверхности Венеры поддерживается за счет парникового эффекта, который обеспечивает мощная углекислотная атмосфера. Понятие «парниковый эффект» к Венере было применено даже раньше, чем к Земле. Если бы венерианская атмосфера не задерживала тепло, поверхность планеты была бы холоднее примерно на 500° (!). Парниковые газы в атмосфере Венеры — это CO₂, H₂O, OCS, CO, SO₂. Имея сильные полосы поглощения в ИК-области спектра, они не позволяют тепловому излучению беспрепятственно покидать планету, предохраняя поверхность на ночной стороне от сильного охлаждения (свой вклад вносят и облака, однако решающая роль в парниковом эффекте принадлежит все же СО₂).

Сноски[править]