Реферат: Венера

Редеет облаков летучая гряда;

Звезда печальная, вечерняя звезда,

Твой луч осеребрил увядшие равнины,

И дремлющий залив, и чёрных скал вершины...

Александр Пушкин

Венера ярко сияет на вечернем или утреннем небе, за что называется "вечерней" и "утренней звездой". Это самая яркая планета и третье светило неба после Солнца и Луны. Спутать её можно только с огромным, но далёким Юпитером. Впрочем, Юпитер на небе обычно виден вдали от Солнца, а Венера почти не покидает области зари (не отходит от Солнца далее 50 градусов). Это тоже внутренняя планета, и освещённость её Солнцем в два раза больше земной.

Венера отстоит от Солнца на 0,72 а.е. и находится, таким образом, примерно в полтора раза ближе к Солнцу, чем Земля (1 / 0,72 = 1,39). От Солнца до неё в среднем - 108 200 000 км.

Венерианский год составляет 0,62 земного года (примерно 225 наших земных суток).

Скорость движения вокруг Солнца - 35,03 км/с. Чем дальше от Солнца находится планета, тем меньшая скорость её нужна, чтоб удержаться на примерно круговой орбите.

Орбита Венеры почти круговая, ещё "нормальнее", чем у Земли (эксцентриситет - 0,007). Угол наклона орбиты сходен с земным (отличие на 3,4 градуса). Можно считать, что никакие огромные небесные тела не "вышибали" Венеру с её первоначальной орбиты, или же Венера оказалась достаточно массивной, чтоб удержаться примерно на том же месте.

Масса Венеры - 0,81 земной. Диаметр - 0,96 земного. По недавним уточнённым данным - 12103 км, а Земля - 12756 км. Объём - 0,92 земного. Средняя плотность близка к земной - 5,25 г/см3 (земная - 5,5). Сила тяжести - 0,9 земной. Почти копия Земли! Самая близкая к Земле планета по массе и диаметру. Да и по расстоянию это самая близкая к Земле планета (иногда до неё "всего" 40 млн. км). И атмосфера есть, её открыл ещё Ломоносов в 1761 г., когда Венера проходила в точности между Солнцем и Землёй. В момент схождения планеты с диска Солнца вокруг неё появился светящийся ободок, что позволило Ломоносову заключить, что "планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою, таковой (лишь бы не большею), каковая обливается около нашего шара земного...". Естественно было ожидать найти на Венере условия, сходные с земными, и жизнь. Густая атмосфера скрывала от земных наблюдателей какие-либо детали на поверхности, и астрономы называли Венеру "планетой загадок". Поэтому Венера была первой планетой, к которой устремились многочисленные советские межпланетные станции (их было 16). Но вблизи Венера оказалась не похожа на Землю.

Какое-то время (уже в середине XX века) считалось, что период вращения Венеры вокруг своей оси составляет 250 земных суток, но он оказался чуть меньше - 243 суток. Всё равно это удивительно - сутки на Венере длятся чуть больше года! Притом Венера вращается по часовой стрелке (не так, как остальные планеты). Обратное вращение. Если бы при такой длине суток Венера вращалась против часовой стрелки, то была бы повёрнута к Солнцу почти одной и той же стороной (день бы длился много-много лет). Она же поворачивает к Солнцу то один, то другой "бок" и меняет "бока" каждые 117 земных суток. Интересно, что вращение Венеры таково, что к Земле она повёрнута одной и той же стороной. Это резонанс второго рода (связь вращения планеты с орбитой другой планеты) [Жарков, 1983].

Спутников у Венеры нет.

Сведений о температуре на поверхности и плотности атмосферы до начала полётов космических аппаратов не было.

Относительно новые и новые сведения

Венера изучалась многочисленными советскими станциями "Венера" (16 полётов), американской станцией "Пионер-Венера" и с 1989 г. американской станцией "Магеллан", с помощью которой получены самые подробные данные.

Первые советские аппараты ("Венера-1" и другие) передали на Землю хорошие фотографии Венеры с относительно близкого расстояния, но снимки делались вне пределов густого облачного слоя этой планеты, детали поверхности не были видны. Станции "Венера-4" и "Маринер-5" с некоторого расстояния выяснили, что поверхность планеты раскалена. Попытки советских аппаратов совершить мягкую посадку долгое время были неудачными. Первые станции расчитывались на атмосферное давление порядка 10 - 20 земных атмосфер, некоторые последующие - на 27 атмосфер. Все они были раздавлены венерианской атмосферой на той или иной высоте и перестали передавать информацию. И только "Венера-7", рассчитанная на 100 атмосфер, в 1970 г. благополучно достигла цели [Бронштен, 1997]. Измерены температура поверхности планеты, определены состав и давление атмосферы; изучался также химический состав поверхности [Базилевский, 1997а]. "Венера-8" впервые села на дневную сторону планеты и показала, что освещённость на ней напоминает земной пасмурный день. "Венера-9" и "Венера-10" в 1975 г. впервые передали на Землю чёрно-белые панорамы окружающей местности, проработав один час после посадки. "Венера-11" и "Венера-12" в 1978 г. зарегистрировали до 1000 грозовых разрядов в минуту. "Венера-13" в 1982 г. передала первые цветные снимки поверхности (безжизненные раскалённые плоские камни в тусклом оранжевом свете). Эта станция и "Венера-14" проанализировали химический состав грунта. Очень удачными были советские станции "Венера-15" и "Венера-16", подлетевшие к планете в 1983 г. Они летали над облачным слоем планеты и проводили радиолокационное и другие обследования Венеры (радиолокационному изучению тогда подверглась четверть поверхности планеты, зарегистрированы детали протяжённостью 1-2 км и высотой 50 м) [Барсуков, Базилевский, 1986]. Кроме того, от этих станций отделились спускаемые отсеки и совершили мягкую посадку. Имели значение также советские аппараты "Вега-1" и "Вега-2", с которых были сброшены аэростатные зонды, дрейфовавшие на высоте 54 км над планетой.

Американская станция "Пионер-Венера-1" в 1978 г. впервые с орбиты произвела радиолокационное картирование поверхности планеты, а "Пионер-Венера-2" сбросила четыре спускаемых аппарата на парашютах для исследования атмосферы [Энциклопедия для детей, том 8, 1997].

С 1989 г. поверхность Венеры начал изучать американский аппарат "Магеллан", который кружился над планетой по орбите, совершая оборот за 3 часа и 9 минут, и работал до 1994 г. Поверхность облучалась и фотографировалась в радиодиапазоне, в котором атмосфера прозрачна (радиолокация). Воссоздана картина поверхности с минимальным размером деталей до 250 м. Высота объектов измерялась с точностью до 30 м. Создана подробнейшая карта всей Венеры [Купер, Хенбест, 1998].

Интересно, что радиолокация Венеры впервые была проведена с Земли (в СССР в 1961 г.); зарегистрированы были и радиоволны, посылаемые самой планетой; сделаны выводы о том, что поверхность планеты раскалена (не менее 300 градусов Цельсия), что поверхность имеет разную природу в разных частях, что Венера вращается вокруг оси медленно (сутки не менее 200 земных суток) [Детская энциклопедия, 1964].

Венера в настоящее время исследована лучше других планет.

После полётов космических аппаратов выяснилось, что температура поверхности Венеры составляет в среднем 465 градусов Цельсия, давление атмосферы близ поверхности - 90 атмосфер (в 90 раз больше, чем на Земле).

Атмосфера состоит из почти чистого углекислого газа, к которому лишь в незначительной степени примешаны азот и другие газы (преобладание углекислого газа было известно и ранее). В этой густой атмосфере плавают облака из концентрированной серной кислоты (80%). Воды на Венере практически нет, так как пары воды, попадая в верхние слои атмосферы, под действием яркого солнечного света разлагались на водород и кислород (фотодиссоциация), и лёгкий водород покидал планету. Так как нет воды, углекислый газ, выделяемый при извержениях вулканов, не вымывается из атмосферы с дождями в моря (как на Земле) и накапливается в атмосфере. Поэтому атмосфера Венеры такая густая и состоит, в основном, из углекислого газа. Углекислый газ частично (на 20%) пропускает к поверхности Венеры солнечный свет, а тепло не выпускает назад (парниковый эффект). Из-за парникового эффекта Венера и разогрелась почти до 500 градусов Цельсия [Кастинг и др., 1988]. На её поверхности - раскалённые базальтовые плиты вулканического происхождения. Открытие жизни на Венере не состоялось...

Тем не менее, Венера - это до какой-то степени живая планета, но не в биологическом, а в геологическом отношении. На ней происходят различные геологические события. Поверхность разнообразна, сложно устроена и меняется не только от ударов метеоритов.

На Венере есть равнины и горы, которым посвящена обстоятельная статья В.Л.Барсукова и А.Т.Базилевского [1986].

На равнинах видны потоки застывшей базальтовой лавы (длиной до 200 - 300 км), которые тянутся от кратеров, кальдер и разломов (трещин); отдельные купола с вулканическими кратерами; метеоритные кратеры; пояса не вполне понятных невысоких гряд и борозд, а также "венцы" - странные кольцевые структуры, которые не похожи на кратеры.

Горы на Венере бывают иногда в виде плато (общего поднятия с гладким ровным верхом), иногда в виде "паркета" (складки в двух разных направлениях), а иногда в виде параллельных хребтов. Такие параллельные хребты есть только на Земле, а на Луне и Марсе их нет. Венера всё же в чём-то похожа на Землю! Разумеется, в горах тоже есть вулканические и метеоритные кратеры.

Конкретные участки венерианской поверхности ниже описаны, в основном, по "Атласу космоса" [Купер, Хенбест, 1998] и наглядному словарю "Вселенная" [1999], но с привлечением других источников.

Самое большое горное образование - Земля Иштар, или Страна Иштар. В центре его - обширное вулканическое плато Лакшми. По краям - три горных массива (горы Максвелла, горы Акны и горы Фрейи). Плато Лакшми образовано лавой, излившейся из кратера Сакаджавей, расположенного на краю этого плато. Горы Максвелла имеют высоту 3 - 4 км, а отдельные вершины лишь немногим уступают Джомолунгме (по другим данным превосходят Джомолунгму - 11 км над средним уровнем). Это самые большие горы Венеры. Есть на Земле Иштар и огромные метеоритные кратеры (кратер Клеопатры диаметром около 100 км, почти столь же большой кратер Колетт). Между горами Акны и горами Максвелла край Земли Иштар образует уступ Весты. В целом Земля Иштар по размеру соответствует Австралии [Купер, Хенбест, 1998], а вместе с примыкающими к ней приподнятыми пространствами - Евразии [Вселенная, 1999]. Кстати, наша земная Евразия тоже обладает самыми высокими горами - Гималаями. Страна Иштар находится близ северного полюса Венеры и этим тоже напоминает Евразию. Некоторые из примыкающих к Стране Иштар поднятий - Страна Метис (на западе, вроде Скандинавии), Страна Белл (на юге, вроде Аравии) и Страна Тетус (на востоке, вроде Камчатки, но гораздо больше). Пример ровного поднятия - Область Бета, или Страна Бета. Это молодое вулканическое образование, так как на нём мало метеоритных кратеров [Барсуков, Базилевский, 1986]. Его высота - 4 км. Рядом находятся Рея и Тея - два самых больших венерианских вулкана, неоднократно извергавшиеся в относительно недавнее время. Вблизи Страны Бета расположена Страна Феба с горами Феба [Купер, Хенбест, 1998], а также Страна Темис [Вселенная, 1999]. Весь этот комплекс поднятий можно поставить в соответствие с Америкой, особенно с Южной, так как он находится юго-западнее Страны Иштар близ экватора. Крупнейшая тектоническая область - Область Артемиды поперечником 2600 км [И всё-таки Земля..., 1993]. В Стране Альфа имеются мощные купола, которые выдавлены движущейся под поверхностью вязкой лавой. Есть и трещины. Здесь же находится кратер Ева, через который проходит нулевой меридиан Венеры. Эта область находится в Южном полушарии и соприкасается с огромной Страной Лады - аналогом Антарктиды. Самое большое по площади (с Африку), но не самое высокое нагорье - это Страна Афродиты. Она прорезается трещиной Диана - рифтовой долиной шириной до 250 км. Диана сравнима по размеру только с Долиной Мореплавателей на Марсе. Рядом - Страна Овда, где скалистый панцирь расколот, сжат и вытянут какими-то геологическими силами, которых мы не знаем на Земле. Здесь же - кратер Меад поперечником 250 км, самый большой метеоритный кратер Венеры, а также Страна Тетис и Страна Эйсиля. Весь этот комплекс поднятий сходен с Африкой по масштабу (наверное, даже больше её), по экваториальному положению и по средней степени приподнятости, но отличается от Африки вытянутостью вдоль экватора и положением на юго-востоке от "венерианской Евразии", т.е. это как бы объединённые Африка и Австралия. Кроме того, эта "Африкоавстралия" соприкасается с "Южной Америкой", то есть на Венере есть три грандиозных поднятия - северное, южное и экваториальное, опоясывающее планету кольцом, которое не замкнуто лишь на одну четверть. Самая низкая часть Венеры - Равнина Аталанты [Барсуков, Базилевский, 1986]. По положению на планете она сходна с Тихим океаном, но гораздо меньше его. Индийскому океану аналогичны Равнина Леды и Равнина Ниобеи, разделённые сравнительно небольшой Страной Теллус. Страна Теллус - это как бы Индия, ещё не соприкоснувшаяся с Евразией. Атлантическому океану аналогичен вытянутый с севера на юг комплекс из равнин Седны, Гиневры и Лавинии. Это и есть та область, где "порвано" экваториальное кольцо. Есть и "океаны", которым нет аналогов на Земле, если не брать в расчёт так называемый Южный Ледовитый океан. Это комплекс понижений, примыкающих к "венерианской Антарктиде" - Стране Лады: Равнины Айно и Тинатин (южнее Страны Афродиты), Равнина Элен (южнее Страны Тетис). Из всех этих аналогий, которые даны для удобства запоминания частей венерианской поверхности, можно сделать только один принципиальный вывод: относительный масштаб поднятий и понижений на Земле и Венере сходен. Средний возраст поверхности Венеры составляет 1 миллиард лет [Барсуков, Базилевский, 1986] или 500 - 300 миллионов лет [Базилевский, 1997а]. И в том, и в другом случае она значительно старше земной поверхности, так как Земля - это гораздо более живая и бурная в геологическом отношении планета, постоянно меняющая свой лик, где непрерывно тонут одни материки и возникают другие. Но поверхность Венеры значительно моложе меркурианской, лунной и марсианской, которым по 3 - 4 миллиарда лет. Поэтому метеоритных кратеров на Венере значительно меньше, чем на Меркурии, Луне и Марсе. Есть на Венере почти разрушенные, заплывшие и еле видные древние метеоритные кратеры. Темп разрушения на Венере говорит о том, что 3 последних миллиарда лет там господствует раскалённая пустыня, а что до этого - не ясно [Барсуков, Базилевский, 1986]. Ещё быстрее кратеры разрушаются на Земле, где их смывают дожди, реки, моря и океаны, сдувают ветры и уничтожают другие поверхностные и глубинные силы.

На Венере известен особый способ движения вещества, какого нет на Земле: вещество стекает крупными блоками и потоками с возвышений [Суханов, 1989]. Впрочем, на Земле, хоть и медленно, но движутся целые материки, а на Венере подобные тектонические области не велики (не более 2600 км), и крупнейшая из них - Страна Артемиды.

На историю поверхности Венеры есть две точки зрения [Базилевский, 1997а]:

500 - 300 миллионов лет назад лава полностью обновила поверхность, а потом тектоническая и вулканическая активность почти угасли, что доказывается равномерным и случайным распределением ударных кратеров по всей поверхности, а также подтоплением молодыми лавами лишь отдельных немногочисленных кратеров - модель глобального обновления (Шабер, Стром);

активность была и остаётся на одном и том же незначительном уровне, причём концентрируется то в одной, то в другой части планеты на площади не более 400 км2 - модель равновесного обновления (Филлипс).

Магнитное поле у Венеры отсутствует, но планета столь плотна, что, конечно, у неё есть железное ядро, сходное с земным. Есть также мантия и кора, причём мантия относительно велика по сравнению с мантией Меркурия (толщиной около 3000 км) [Вселенная, 1999]. Магнитного поля нет из-за медленного вращения вокруг оси.

Толщина коры на Венере, как на Земле: 40 - 50 км; есть мантийные струи [И всё-таки Земля..., 1993].

С ноября 1990 г. по июль 1991 г. станция "Магеллан" при повторной радиолокации Венеры обнаружила, что свалился утёс и вызвал каменную лавину, раскидавшую обломки на площади 7,5 х 2 км [Венера "Зашевелилась", 1992].

Видны были также вспышки в облаках [данные станции "Галилео" - Природа, 1992, № 3, с.120]. Грозы? Извержения вулканов? До этого, как уже говорилось, мощные грозы на Венере были обнаружены советскими аппаратами.

На Венере на высотах порядка 65 - 70 км постоянно дуют восточные ветры со скоростью 110 м/с (ураган) [Энциклопедия для детей, том 8, 1997], или, по другому источнику, 360 км/час [Вселенная, 1999], что примерно то же самое. Эти ветры гонят грязно-желтоватые облака из концентрированной серной кислоты, за счёт чего планета слегка полосата: бывает, например, заметна тёмная полоса в средних широтах и светлая - в полярных. Кроме того, иногда выделяются "полярные шапки", состоящие из чуть более светлых облаков [Вселенная, 1999].

В атмосфере снизу вверх выделяются:

прозрачный слой из углекислого газа;

пылевая дымка с примесью очень мелких капелек серной кислоты;

толстый слой облаков из капель серной кислоты (эти три слоя составляют тропосферу);

дымка из капелек серной кислоты (термосфера) [Вселенная, 1999].

Недавно у Венеры был открыт почти кометный "хвост". Ещё в конце 1970-х годов американский аппарат "Pioneer Venus Orbiter" (орбитальный отсек "Пионера-Венера") обнаружил в 70 000 км от Венеры плазменный "хвост", возникший вследствие бомбардировки венерианской атмосферы солнечным ветром. Ведь Венера медленно вращается вокруг оси и потому не имеет магнитного поля, а поэтому частички солнечного ветра могут беспрепятственно вторгаться в её атмосферу, вызывая фотодиссоциацию воды и т.п. (возможно, из-за этого нет воды и жизни). Поток ионизированных частиц движется от Венеры в сторону, противоположную Солнцу. Но оказалось, что "хвост" в 600 раз длиннее, узок, имеет три ветви, как многие кометные хвосты. Его размер уточнила солнечно-гелиосферная обсерватория "SOHO", пересекая это образование в 45 миллионах километров от Венеры [Колоссальный "хвост" Венеры, 1997].

Венера казалась подобной Земле, но теперь мы, скорее, назовём её "миром наоборот", где ядовитая атмосфера, едкие сернокислотные облака и дожди, чудовищные температура и давление, где даже движение вокруг оси происходит в другую сторону и удивительно медленно. Это планета с самой плотной атмосферой среди планет земной группы, с самым медленным вращением вокруг оси и с наименьшей вытянутостью орбиты.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.seminarium.narod.ru