Будучи утренней звездой, вечерней звездой и самым ярким природным объектом на небе (после Луны), люди знали Венеру с незапамятных времен. Несмотря на то, что пройдет много тысяч лет, прежде чем она будет признана планетой, она стала частью человеческой культуры с начала истории человечества.
Благодаря этому планета играет жизненно важную роль в мифологии и астрологических системах бесчисленных народов. С наступлением современной эпохи интерес к Венере возрос, и наблюдения, сделанные относительно ее положения на небе, изменений во внешности и схожих с Землей характеристик, многому научили нас в отношении нашей Солнечной системы.
Размер, масса и орбита:
Из-за схожих размеров, массы, близости к Солнцу и состава Венера часто упоминается как «сестринская планета» Земли. С массой 4,8676 × 1024 кг, площадь поверхности 4,60 х 108 км², а объем 9,28 × 1011 км3Венера на 81,5% массивнее Земли и имеет 90% площади поверхности и 86,6% объема.
Венера вращается вокруг Солнца на среднем расстоянии около 0,72 а.е. (108 000 000 км / 67 000 000 миль) почти без эксцентриситета. Фактически, с самой дальней орбитой (афелием) 0,728 а.е. (108 939 000 км) и ближайшей орбитой (перигелием) 0,718 а.е. (107 477 000 км), она имеет самую круговую орбиту из всех планет Солнечной системы.
Когда Венера находится между Землей и Солнцем, положение, известное как низшее соединение, она приближается к Земле из любой планеты на среднем расстоянии 41 млн. Км (что делает ее ближайшей планетой к Земле). Это происходит в среднем один раз каждые 584 дня. Планета совершает орбиту вокруг Солнца каждые 224,65 дней, что означает, что год на Венере составляет 61,5% от года на Земле.
В отличие от большинства других планет Солнечной системы, которые вращаются вокруг своих осей против часовой стрелки, Венера вращается по часовой стрелке (так называемое «ретроградное» вращение). Он также вращается очень медленно, для завершения одного вращения требуется 243 земных дня. Это не только самый медленный период вращения на любой планете, это также означает, что звездный день на Венере длится дольше, чем венерианский год.
Состав и особенности поверхности:
Немного прямой информации доступно о внутренней структуре Венеры. Однако, основываясь на сходстве массы и плотности с Землей, ученые считают, что они имеют сходную внутреннюю структуру - ядро, мантию и кору. Как и у Земли, считается, что ядро Венеры, по крайней мере, частично жидкое, потому что две планеты охлаждались примерно с одинаковой скоростью.
Одно из различий между двумя планетами заключается в отсутствии доказательств тектоники плит, что может быть связано с тем, что ее кора слишком сильна, чтобы не пропускать воду, чтобы сделать ее менее вязкой. Это приводит к уменьшению потерь тепла с планеты, предотвращая ее охлаждение и возможность того, что внутреннее тепло теряется при периодических крупных всплывающих событиях. Это также предлагается в качестве возможной причины того, почему на Венере отсутствует внутреннее магнитное поле.
Поверхность Венеры, кажется, была сформирована обширной вулканической активностью. Венера также имеет в несколько раз больше вулканов, чем Земля, и имеет 167 крупных вулканов, длина которых составляет более 100 км. Присутствие этих вулканов связано с отсутствием тектоники плит, что приводит к образованию более старой и более сохранившейся коры. Принимая во внимание, что океаническая кора Земли подвергается субдукции на границах ее плит и имеет возраст в среднем ~ 100 миллионов лет, возраст поверхности Венеры оценивается в 300-600 миллионов лет.
Есть признаки того, что вулканическая активность может продолжаться на Венере. Миссии, выполненные советской космической программой в 1970-х годах и совсем недавно Европейским космическим агентством, выявили грозовые штормы в атмосфере Венеры. Поскольку Венера не испытывает осадков (кроме как в форме серной кислоты), теоретизировали, что молния вызвана извержением вулкана.
Другим свидетельством является периодическое повышение и понижение концентрации диоксида серы в атмосфере, что может быть результатом периодических крупных извержений вулканов. И, наконец, на поверхности появились локализованные инфракрасные горячие точки (вероятно, в диапазоне 800 - 1100 К), которые могут представлять собой лаву, только что выделившуюся в результате извержений вулканов.
Сохранение поверхности Венеры также отвечает за ее ударные кратеры, которые безупречно сохраняются. Существует почти тысяча кратеров, которые равномерно распределены по поверхности и имеют диаметр от 3 до 280 км. Кратеров меньше 3 км не существует из-за влияния плотной атмосферы на поступающие объекты.
В сущности, объекты с кинетической энергией менее определенной величины настолько сильно замедляются атмосферой, что не создают ударного кратера. И входящие снаряды диаметром менее 50 метров будут фрагментироваться и сгорать в атмосфере, прежде чем достигнуть земли.
Атмосфера и климат:
Наблюдения за поверхностью Венеры в прошлом были затруднены из-за ее чрезвычайно плотной атмосферы, которая состоит в основном из углекислого газа с небольшим количеством азота. При давлении 92 бар (9,2 МПа) масса атмосферы в 93 раза превышает массу атмосферы Земли, а давление на поверхности планеты примерно в 92 раза выше, чем на поверхности Земли.
Венера также является самой горячей планетой в нашей Солнечной системе со средней температурой поверхности 735 К (462 ° C / 863,6 ° F). Это происходит из-за атмосферы, богатой CO 2, которая наряду с густыми облаками диоксида серы создает самый сильный парниковый эффект в Солнечной системе. Над плотным слоем СО2 густые облака, состоящие в основном из диоксида серы и капель серной кислоты, рассеивают около 90% солнечного света обратно в космос.
Поверхность Венеры является эффективно изотермической, что означает, что они практически не изменяют температуру поверхности Венеры между днем и ночью или экватором и полюсами. Малый осевой наклон планеты - менее 3 ° по сравнению с 23 ° Земли - также сводит к минимуму сезонные колебания температуры. Единственное заметное изменение температуры происходит с высотой.
Поэтому самая высокая точка на Венере, Максвелл Монтес, является самой прохладной точкой на планете, с температурой около 655 K (380 ° C) и атмосферным давлением около 4,5 МПа (45 бар).
Другим распространенным явлением являются сильные ветры Венеры, которые достигают скорости до 85 м / с (300 км / ч; 186,4 миль / ч) на вершинах облаков и окружают планету каждые четыре-пять земных дней. На этой скорости эти ветры движутся в 60 раз быстрее скорости вращения планеты, тогда как самые быстрые ветры Земли составляют всего 10-20% от скорости вращения планеты.
Мухи Венеры также указали, что ее плотные облака способны производить молнии, очень похожие на облака на Земле. Их прерывистый внешний вид указывает на характер, связанный с погодной активностью, а уровень молний по крайней мере вдвое меньше, чем на Земле.
Исторические наблюдения:
Хотя древние народы знали о Венере, некоторые культуры считали, что это два отдельных небесных объекта - вечерняя звезда и утренняя звезда. Хотя вавилоняне поняли, что эти две «звезды» на самом деле были одним и тем же объектом - как указано на табличке Венеры Аммисадуки, датированной 1581 годом до н.э., - только в 6 веке до нашей эры это стало общим научным пониманием.
Многие культуры отождествляют планету со своей богиней любви и красоты. Венера - это римское имя богини любви, в то время как вавилоняне называли ее Иштар, а греки называли ее Афродитой. Римляне также обозначили утренний аспект Венеры Люцифер (буквально «Несущий свет») и вечерний аспект как Веспер («вечер», «ужин», «запад»), оба из которых были буквальными переводами соответствующих греческих имен ( Фосфор и Геспер).
Транзит Венеры перед Солнцем впервые наблюдался в 1032 году персидским астрономом Авиценной, который пришел к выводу, что Венера ближе к Земле, чем Солнце. В 12-м веке андалузский астроном Ибн Баджжа обнаружил два черных пятна перед Солнцем, которые позднее были определены иранским астрономом Котб ад-Дином Ширази в 13-м веке как транзит Венеры и Меркурия.
Современные наблюдения:
К началу 17-го века 4 декабря 1639 года английский астроном Джеремия Хоррокс наблюдал за транзитом Венеры из своего дома. Уильям Крэбтри, английский астроном и друг Хоррокса, наблюдал за транзитом в то же время, также из своего дома.
Когда Галилео Галилей впервые наблюдал планету в начале 17-го века, он обнаружил, что она показывает фазы, подобные Луне, варьирующиеся от полумесяца до гиббуса до полного и наоборот. Такое поведение, которое могло быть возможным только в том случае, если Венера вращалась вокруг Солнца, стало частью вызова Галилея к геоцентрической модели Птолемея и его пропаганде гелиоцентрической модели Коперника.
Атмосфера Венеры была открыта в 1761 году русским эрудитом Михаилом Ломоносовым, а затем в 1790 году обнаружена немецким астрономом Иоганном Шрётером. Шрётер обнаружил, что когда планета была тонким полумесяцем, острые выступы простирались более чем на 180 °. Он правильно предположил, что это произошло из-за рассеяния солнечного света в плотной атмосфере.
В декабре 1866 года американский астроном Честер Смит Лиман сделал наблюдения Венеры из Йельской обсерватории, где он входил в совет управляющих. Наблюдая за планетой, он заметил полный круг света вокруг темной стороны планеты, когда она находилась в низшей точке соединения, предоставляя еще одно свидетельство атмосферы.
Мало что было обнаружено о Венере до 20-го века, когда развитие спектроскопических, радиолокационных и ультрафиолетовых наблюдений позволило сканировать поверхность. Первые ультрафиолетовые наблюдения были проведены в 1920-х годах, когда Фрэнк Э. Росс обнаружил, что ультрафиолетовые фотографии показывают значительные детали, которые, как представляется, являются результатом плотной желтой нижней атмосферы с высокими перистыми облаками над ней.
Спектроскопические наблюдения в начале 20-го века также дали первые подсказки о вращении Венеры. Весто Слайфер попытался измерить доплеровское смещение света от Венеры. Обнаружив, что он не может обнаружить никакого вращения, он предположил, что планета должна иметь очень большой период вращения. Более поздние работы в 1950-х годах показали, что ротация была ретроградной.
Радарные наблюдения Венеры были впервые проведены в 1960-х годах и дали первые измерения периода вращения, которые были близки к современному значению. Радарные наблюдения в 1970-х годах с использованием радиотелескопа в Обсерватории Аресибо в Пуэрто-Рико впервые выявили детали поверхности Венеры - например, наличие гор Максвелл Монтес.
Исследование Венеры:
Первые попытки исследовать Венеру были предприняты Советами в 1960-х годах по Программе Венеры. Первый космический корабль, Венера-1 (также известный на западе как Спутник-8) был запущен 12 февраля 1961 года. Однако, контакт был потерян через семь дней после миссии, когда зонд находился на расстоянии около 2 миллионов км от Земли. К середине мая было подсчитано, что зонд прошел в пределах 100 000 км (62 000 миль) от Венеры.
Соединенные Штаты запустили Моряк 1 исследование 22 июля 1962 года с намерением провести облет Венеры; но и здесь контакт был потерян во время запуска. Маринер 2 Миссия, начатая 14 декабря 1962 года, стала первой успешной межпланетной миссией и прошла в пределах 34 833 км (21 644 миль) от поверхности Венеры.
Его наблюдения подтвердили более ранние наземные наблюдения, которые показали, что, хотя вершины облаков были прохладными, поверхность была очень горячей - не менее 425 ° C (797 ° F). Это положило конец всем предположениям о том, что планета может питать жизнь. Маринер 2 также получил улучшенные оценки массы Венеры, но не смог обнаружить ни магнитного поля, ни радиационных поясов.
Венера-3 Космические корабли были второй попыткой Советов достичь Венеры, и их первая попытка разместить посадочный аппарат на поверхности планеты. Космический корабль приземлился на Венере 1 марта 1966 года и стал первым искусственным объектом, который вошел в атмосферу и ударил по поверхности другой планеты. К сожалению, его система связи не сработала, прежде чем он смог вернуть какие-либо планетарные данные.
18 октября 1967 года Советы снова попробовали Венера-4 Космический аппарат. После достижения планеты зонд успешно вошел в атмосферу и начал изучать атмосферу. Помимо того, что отмечалось преобладание углекислого газа (90-95%), он измерял температуры, превышающие Маринер 2 наблюдается, достигая почти 500 ° С. Из-за толщины атмосферы Венеры зонд опустился медленнее, чем предполагалось, и его батареи разряжались через 93 минуты, когда зонд был еще на расстоянии 24,96 км от поверхности.
Один день спустя, 19 октября 1967 года, Моряк 5 провели облет на расстоянии менее 4000 км над облачными вершинами. Первоначально построен как резервная копия для Марса Маринер 4, зонд был переоборудован для миссии Венеры после Венера-4Успех Зонд сумел собрать информацию о составе, давлении и плотности атмосферы Венеры, которая затем была проанализирована вместе с Венера-4 данные советско-американской научной группы во время серии симпозиумов.
Венера-5 а также Венера-6 были запущены в январе 1969 года и достигли Венеры 16 и 17 мая. Принимая во внимание экстремальную плотность и давление атмосферы Венеры, эти зонды смогли достичь более быстрого спуска и достигли высоты 20 км до того, как их раздавили, но не раньше, чем вернули более 50 минут атмосферных данных.
Венера-7 был построен с целью возврата данных с поверхности планеты, и был построен с усиленным модулем спуска, способным выдерживать интенсивное давление. При входе в атмосферу 15 декабря 1970 года зонд упал на поверхность, по-видимому, из-за разорванного парашюта. К счастью, ему удалось вернуть 23-минутные данные о температуре и первую телеметрию с поверхности другой планеты, прежде чем отключиться.
Советы запустили еще три зонда Венера в период с 1972 по 1975 год. Первый приземлился на Венере 22 июля 1972 года, и ему удалось передать данные в течение 50 минут. Венера-9 а также 10 - которые вошли в атмосферу Венеры 22 октября и 25 октября 1975 года соответственно - обеим удалось отправить обратно изображения поверхности Венеры, первые снимки, когда-либо сделанные с ландшафта другой планеты.
3 ноября 1973 года Соединенные Штаты отправили Маринер 10 исследование гравитационной траектории рогатки мимо Венеры на пути к Меркурию. К 5 февраля 1974 года зонд прошел в пределах 5790 км от Венеры, вернув более 4000 фотографий. Изображения, которые были лучшими на сегодняшний день, показали, что планета была почти безликой в видимом свете; но обнаружил невиданные ранее детали облаков в ультрафиолетовом свете.
К концу семидесятых годов НАСА начало проект «Пионерская Венера», который состоял из двух отдельных миссий. Первый был Пионер Венера Орбитеркоторый вышел на эллиптическую орбиту вокруг Венеры 4 декабря 1978 года, где он изучал ее атмосферу и наносил на карту поверхность в течение 13 дней. Второй Пионер Венера Мультизондвыпустил в общей сложности четыре зонда, которые вошли в атмосферу 9 декабря 1978 года, возвращая данные о его составе, ветрах и тепловых потоках.
В конце 70-х и начале 80-х годов состоялись еще четыре полетов с "Венерой".Венера 11 а также Венера 12 обнаружены электрические бури Венеры; а также Венера 13 а также Венера 14 приземлился на планете 1 и 5 марта 1982 года, вернув первые цветные фотографии поверхности. Программа Venera завершилась в октябре 1983 года, когда Венера 15 а также Венера 16 были выведены на орбиту для проведения картографирования ландшафта Венеры с помощью радиолокатора с синтезированной апертурой.
В 1985 году Советы приняли участие в совместном предприятии с несколькими европейскими государствами для запуска программы Vega. Эта инициатива, состоящая из двух космических аппаратов, была призвана воспользоваться появлением кометы Галлея во внутренней Солнечной системе и объединить в ней миссию с пролетом Венеры. На пути в Галле 11 и 15 июня два космических корабля Vega сбросили зонды в венера-стиле, поддерживаемые воздушными шарами, в верхние слои атмосферы, и обнаружили, что они были более турбулентными, чем предполагалось ранее, и подвергались сильным ветрам и мощным конвекционным ячейкам.
НАСА Magellan Космический корабль был запущен 4 мая 1989 года с миссией нанести на карту поверхность Венеры с помощью радара. В течение своей миссии в четыре с половиной года Магеллан предоставил изображения с самым высоким разрешением на сегодняшний день планеты и смог отобразить 98% поверхности и 95% ее гравитационного поля. В 1994 году, в конце своей миссии, Magellan был послан на его уничтожение в атмосферу Венеры для количественной оценки ее плотности.
Венера наблюдалась Галилео а также Кассини космические корабли во время полетов на своих соответствующих миссиях на внешние планеты, но Магеллан был последней специальной миссией на Венеру на протяжении более десяти лет. Лишь в октябре 2006 года и в июне 2007 года зонд MESSENGER проводил облет Венеры (и собирал данные), чтобы замедлить ее траекторию для возможной орбитальной вставки Меркурия.
Венера Экспрессзонд, разработанный и изготовленный Европейским космическим агентством, успешно принял полярную орбиту вокруг Венеры 11 апреля 2006 года. Этот зонд провел детальное исследование атмосферы и облаков Венеры и обнаружил озоновый слой и закрученный двойной вихрь на Южный полюс до завершения своей миссии в декабре 2014 года.
Будущие миссии:
Японское агентство аэрокосмических исследований (JAXA) разработало орбиту Венеры - Akatsuki (ранее «Планета-С») - для получения изображения поверхности с помощью инфракрасной камеры, исследования молнии Венеры и определения наличия текущего вулканизма. Судно было запущено 20 мая 2010 года, но оно не смогло выйти на орбиту в декабре 2010 года. Его главный двигатель все еще не работает, но его контролеры попытаются использовать свои малые двигатели управления положением, чтобы сделать еще одну попытку орбитальной установки 7 декабря, 2015.
В конце 2013 года НАСА запустило экспериментальный ракетный эксперимент Venus Spectral, суборбитальный космический телескоп. Этот эксперимент предназначен для изучения ультрафиолетового излучения атмосферы Венеры с целью узнать больше об истории воды на Венере.
Европейское космическое агентство (ЕКА) BepiColombo Миссия, которая будет запущена в январе 2017 года, выполнит два облета Венеры, прежде чем она достигнет орбиты Меркурия в 2020 году. НАСА запустит Солнечный Зонд Плюс в 2018 году, который выполнит семь облетов Венеры во время своей шестилетней миссии по изучению Солнца.
В рамках своей программы «Новые рубежи» НАСА предложило организовать полётную миссию на Венеру, которая называется Венера In-situ Explorer к 2022 году. Цель будет состоять в том, чтобы изучить поверхностные условия Венеры и изучить элементные и минералогические особенности реголита. Зонд будет оборудован пробоотборником керна для бурения на поверхности и исследования нетронутых образцов горных пород, не подверженных суровым поверхностным условиям.
Космический корабль "Венера-Д" - это предлагаемый российский космический зонд для Венеры, запуск которого запланирован на 2024 год. Эта миссия будет проводить наблюдения с дистанционным зондированием вокруг планеты и развертывать посадочный аппарат на основе конструкции "Венера", способный выживать в течение некоторого времени. большая продолжительность на поверхности.
Из-за своей близости к Земле и схожести по размерам, массе и составу, Венера когда-то считалась держащей жизнь. Фактически, идея о том, что Венера является тропическим миром, сохранилась до 20-го века, пока программы Венера и Маринер не продемонстрировали абсолютные адские условия, которые действительно существуют на планете.
Тем не менее считается, что Венера когда-то была очень похожа на Землю, с похожей атмосферой и теплой, текущей водой на ее поверхности. Это мнение подтверждается тем фактом, что Венера находится внутри внутреннего края обитаемой Солнца зоны и имеет озоновый слой. Однако из-за побочного парникового эффекта и отсутствия магнитного поля эта вода исчезла много миллиардов лет назад.
Тем не менее, есть те, кто верил, что Венера может однажды поддержать человеческие колонии. В настоящее время атмосферное давление вблизи земли слишком велико для того, чтобы поселения могли быть построены на поверхности. Но на высоте 50 км над поверхностью температура и давление воздуха аналогичны земным, и считается, что азот и кислород существуют. Это привело к предложениям о создании «плавучих городов» в атмосфере Венеры и к исследованию атмосферы с помощью дирижаблей.
Кроме того, были внесены предложения, предполагающие, что Венера должна быть терраформирована. Они варьировались от установки огромной космической шторы для борьбы с парниковым эффектом до столкновения с кометами на поверхности, чтобы выбросить атмосферу. Другие идеи включают преобразование атмосферы с использованием кальция и магния для отделения углерода.
Подобно предложениям по терраформированию Марса, все эти идеи находятся в зачаточном состоянии, и им трудно решать долгосрочные проблемы, связанные с изменением климата планеты. Тем не менее, они показывают, что увлечение человечества Венерой не уменьшилось с течением времени. Будучи центральной в нашей мифологии и первой звездой, которую мы видели утром (и последней звездой, которую мы видели ночью), Венера с тех пор стала предметом обаяния для астрономов и возможной перспективы для зарубежной недвижимости ,
Но до тех пор, пока технология не улучшится, Венера будет оставаться враждебной и негостеприимной «сестринской планетой» Земли с сильным давлением, серно-кислотными дождями и токсичной атмосферой.
Мы написали много интересных статей о Венере здесь, в журнале Space. Например, вот Планета Венера, Интересные факты о Венере, Какова средняя температура Венеры? Как мы терраформируем Венеру? и колонизация Венеры с плавающими городами.
У Astronomy Cast также есть эпизод на эту тему - Эпизод 50: Венера, Ларри Эспозито и Венера Экспресс.
Для получения дополнительной информации обязательно ознакомьтесь с исследованием Солнечной системы НАСА: Венера и НАСА Факты: Миссия Магеллана на Венеру.
