Реферат: Венера
П Л А Н Е Т А
Венера — ближайшая соседка Земли, вторая по порядку
планета Солнечной системы, ее среднее расстояние доСолнца
108,2 миллиона километров. Размеры и массы Венеры и Земли
также очень близки : радиус Венеры 6051 км (6378 км уЗем-
ли), масса Венеры составляет 0,815 массы Земли, средняя
плотность 5240 кг/м, ускорение свободного падения наэква-
торе 8,76 м/с , что составляет 0,89 земного. ПослеСолнца и
Луны Венера является самым ярким светилом на земномнебе :
ее звездная величина в максимуме достигает 4,45m, и прибла-
гоприятных условиях можно даже наблюдать тень отпредметов,
создаваемую светом Венеры. Она совершает один оборот поор-
бите вокруг Солнца за 225 земных суток. Собственноевращение
Венеры необычно : длительность одного оборота превышаетве-
нерианский год и равна 243 земным суткам, направлениевраще-
ния противоположно вращению других планет. При этомсолнеч-
ные сутки длятся около 117 дней. Средняя скоростьдвижения
Венеры по орбите 34,99 км/с. Угол между плоскостямиэкватора
и орбиты равен 25о06, орбита планеты круговая, и поэтомуна
Венере не происходит смены времен года.
В 1610 году Галилей впервые наблюдал смену фаз уВене-
ры, т.е. изменение ее видимой формы от диска до узкогосер-
па. В 1761 году Ломоносов, наблюдая прохождение планетыпо
диску Солнца, обнаружил у Венеры атмосферу. Начиная сXVII
века астрономы не раз пытались «разглядеть»Венеру, однако
из-за плотного облачного покрова Венера в видимом диапазоне
— 2 -
длин волн представляется однородной.
Совершенствование техники астрономических наблюдений,
использование поляриметрических и стереоскопическихизмере-
ний, освоение инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов
длин волн позволили получить некоторую информацию охаракте-
ристиках атмосферы Венеры на уровне верхней границыоблаков.
В двадцатых — тридцатых годах нашего столетия былипро-
ведены первые наблюдения Венеры в инфракрасной области 8-13
микрон, позволившие определить температуру атмосферы уверх-
ней границы облаков (Петтит и Никольсон, 1929 год),обнару-
жены полосы углекислого газа (Адамс и Данхэм, 1932 год),
проведены первые поляриметрические измерения (Лио, 1929
год). Дальнейшее развитие наземных спектроскопическихнаблю-
дений позволило Конну и др. в 1969 году получитьпрекрасный
атлас инфракрасных спектров Венеры и других планет соспект-
ральным разрешением порядка 1055, обнаружить линии окисиуг-
лерода, соляной и фтористо-водородной кислот в спектреВене-
ры и оценить содержание этих компонент. Рядомисследователей
в шестидесятые годы были обнаружены в атмосфере планетыпары
воды.
До полетов космических станций к Венереединственную
возможность зондирования подоблачной атмосферы планеты пре-
доставляли радиоастрономические наблюдения всантиметровом и
дециметровом диапазонах длин волн. Эти наблюдения,выполнен-
ные в конце пятидесятых — начале шестидесятых годов вСССР и
США, а также совместные наблюдения ученых обеих стран пока-
зали, что нижняя атмосфера Венеры имеет температуру500 -
700 К или 250-450оС. Тогда же в 1961-1962 годах в СССР,США
— 3 -
и Великобритании была проведена радиолокация Венеры,которая
позволила определить направление и скорость собственного
вращения, изучить топографические характеристикиповерхнос-
ти, уточнить размер Венеры.
Хотя наземные астрономические наблюдения Венерыпродол-
жают развиваться и поныне, основная информация об этойпла-
нете за последние два десятилетия была получена скосмичес-
ких аппаратов.
Первым исследовательским аппаратом, направленнымземля-
нами к другой планете, стала советская автоматическаястан-
ция «Венера-1», стартовавшая 12 февраля 1961года. Через три
месяца она прошла на расстоянии около 100 тысяч километров
от Венеры и вышла на орбиту спутника Солнца. Основнымизада-
чами станции «Венера-1» являлись проверка методов вывода
космических объектов на межпланетную трассу, проверкасверх-
дальней радиосвязи и управления станцией, проведение физи-
ческих исследований в космосе.
В декабре 1962 года американский зонд«Маринер-2» про-
летел на расстоянии 35 тысяч километров от Венеры, имеяна
борту радиометр сантиметрового диапазона, магнитометр иряд
приборов для исследования заряженных частиц в космической
пыли. Магнитное поле не было обнаружено; по даннымрадиомет-
ра был сделан вывод, что радиоизлучение формируется внижней
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
— 4 -
для измерения космических лучей, магнитных полей, потоков
заряженных частиц и микрометеоритов, радиопередатчики и вся
система передачи результатов научных наблюдений.Расправлен-
ные крылья солнечных батарей питали приборы и аппаратуру
электроэнергией.
Основная техническая проблема, стоявшая передконструк-
торами межпланетной станции, заключалась в обеспеченииее
работы во время спуска в атмосфере Венеры в условиях огром-
ных температур и давления, а также в периодаэродинамическо-
го торможения.
И вот наступил качественно новый этап: в 1965 году«Ве-
нера-3» впервые достигла поверхности планеты, а 1967 году
«Венера-4» впервые осуществила плавный спуск вее атмосфере
и провела непосредственные физико-химические исследования.
Первый в истории человечества сеанс межпланетнойрадиосвязи
продолжался 93 минуты. Были измерены в зависимости отвысоты
плотность, давление и температура атмосферы, проведенхими-
ческий анализ состава атмосферы. Спускаемый аппрарат был
расчитан на давление до 20 атмосфер, и передача данныхпрек-
ратилась до посадки на твердую поверхность Венеры. Былоус-
тановлено, что углекислый газ является основнойкомпонентой
атмосферы (не менее 95%), получены пределы содержания ряда
других компонент, однозначно установлено существованиевысо-
ких давлений и температур в атмосфере планеты. Напролетном
аппарате измерена водородная корона Венеры, проведенынаблю-
дения заряженных частиц и микрометеоритов.
Через день после посадки «Венеры-4» мимо планеты мимо
планеты на расстоянии 4000 км пролетел«Маринер-5», с по-
— 5 -
мощью которого было исследовано прохождение радиосигналаче-
рез атмосферу и ионосферу (радиопросвечивание) ипроведены
измерения водородной короны. По данным радиопросвечивания
были получены зависимости температуры и давления отвысоты в
пределах 90-35 км и концентрация электронов ионосфере.
Существование менее плотной, чем земная, водороднойко-
роны у Венеры было обнаружено измерениями на космическихап-
паратах «Венера-4» и «Маринер-5». Дляверхних областей Вене-
ры характерен ряд особенностей, определяемых фотохимиейCO2
c возможным участием в комплексе реакций воды игалогенов, в
условиях атомных и молекулярных взаимодействий ивзаимодейс-
твия с солнечным ветром.
Основная цель запуска в 1969 году двух станций«Вене-
ра-5» и «Венера-6» — увеличение проникновения в атмосферу
Венеры, повышение точности измерений химическогосостава,
параметров атмосферы и соответствующих им высот. Корпус
спускаемого аппарата был несколько упрочен, чтопозволило
провести измерения подоблачной атмосферы на более низкихвы-
сотах (до 19 км над поверхностью планеты).
Спускаемый аппарат новой конструкции был создан ивошел
в состав станции «Венера-7», которая достиглаокрестностей
планеты в декабре 1970 года. Ее аппаратура проводилаизмере-
ния не только во время спуска во всей толще атмосферы, нои
в течение 23 минут на самой поверхности планеты. Условия
оказались необыкновенно суровыми: давление достигало 90ат-
мосфер, а температура — до 500оС; в облачном покрове,окуты-
вающем планету, очень много углекислого газа и малокислоро-
да. Получены данные о характере пород поверхностного слоя
— 6 -
Венеры.
С помощью спускаемого аппарата станции «Венера-8» в
1972 году были проведены разносторонние исследованияатмос-
феры и поверхности Венеры. Кроме измерений атмосферногодав-
ления, плотности и температуры были измереныосвещенность и
вертикальная структура аэрозольной среды, в том числе иоб-
лачного слоя, определены скорости ветра на различныхвысотах
в атмосфере по доплеровскому сдвигу частоты радиопередатчи-
ка, проведена гамма-спектроскопия поверхностных пород.Фото-
метрические измерения показали, что облачный слойпростира-
ется до высот около 40 км, оценена его оптическаятолщина и
прозрачность; освещенность на поверхности дневной стороны
Венеры оказалась достаточной для съемки изображенияместа
посадки. Впервые получен высотный профиль скорости ветра,
который характеризуется возрастанием скорости от 0,5м/сек у
поверхности до 100 м/сек у верхней границы облаков. По со-
держанию естественных радиоактивных элементов (уран, торий,
калий) поверхностные породы на Венере занимаютпромежуточное
положение между базальтами и гранитами.
В феврале 1974 года на расстоянии 6000 км от Венеры
прошел американский зонд «Маринер-10», накотором были уста-
новлены телевизионная камера, ультрафиолетовыйспектрометр и
инфракрасный радиометр. Полученные телевизионныеизображения
облачного слоя использовались для исследования динамики ат-
мосферы. С помощью ультрафиолетового спектрометраобнаружены
и измерены количества гелия в атмосфере.
Станции нового поколения «Венера-9» и«Венера-10», дос-
тигшие планеты в октябре 1975 года, стали первыми искусс-
— 7 -
твенными спутниками Венеры, а их спускаемые аппаратысовер-
шили мягкую посадку на освещенной стороне планеты. Впервые
были переданы панорамные телевизионные изображения сдругой
планеты, измерены на спускаемых аппаратах плотность, давле-
ние, температура атмосферы, количество водяного пара,прове-
дены нефелометрические измерения частиц облаков, измерения
освещенности в различных участках спектра. Для измеренийха-
рактеристик грунта помимо гамма-спектрометра использовался
радиационный плотнометр. Искусственные спутники позволили
получить телевизионные изображения облачного слоя,распреде-
ление температуры по верхней границе облаков, спектрыночно-
го свечения планеты, провести исследования водороднойкоро-
ны, многократное радиопросвечивание атмосферы иионосферы,
измерение магнитных полей и околопланетной плазмы. Настан-
циях второго поколения информация со спускаемыхаппаратов
предавалась на орбитальный аппарат, а затем ретранслирова-
лась на Землю. Это привело к значительному увеличениюколи-
чества получаемой информации.
На панорамах видны выходы коренных пород наряду сэро-
дированным материалом; развалы камней могут бытьрезультатом
смещений в коре и служить подтверждением тектоническойак-
тивности на Венере. В целом поверхность Венеры — этогорячая
сухая каменистая пустыня.
В 1978 году по межпланетной трассе прошли идостигли
заданной цели еще два посланца — «Венера-11» и «Венера-12»,
основной задачей которых, было детальное исследованиехими-
ческого состава нижней атмосферы методами масс-спектромет-
рии, газовой хроматографии, оптической и рентгеновской
— 8 -
спектроскопии. Были измерены количества азота, окисиуглеро-
да, двуокиси серы, водяного пара, серы, аргона, неона иоп-
ределены изотопные отношения аргона, неона, кислорода,угле-
рода, обнаружены хлор и сера в частицах облаков, получены
детальные данные по поглощению солнечного излучения на раз-
личных высотах в атмосфере, необходимые дляизучения его
теплового режима. Специальным приемником былизарегистриро-
ваны импульсы электромагнитного излучения, указывающиена
существование электрических зарядов в атмосфере наподобе
земных молний. На пролетных аппаратах были установленыуль-
трафиолетовые спектрометры для исследования состава верхней
атмосферы.
Основная составляющая атмосферы Венеры — углекислыйгаз
(96% по объему ), азот ( 4%), окись углеродадвуокись серы,
кислорода практически нет, содержание водяного пара,по-ви-
димому, колеблетсяот 0,1 — 0,4% под облачными слоями до
15-30% выше них. Наземными спектроскопическимиисследования-
ми 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 земнойатмосфере.
Атмосфера Венеры до 50 км от поверхности сохраняетсяблизкой
к адиабатической, а выше 50 км температурный градиентумень-
шается приблизительно вдвое. Суточные колебаниятемпературы
у поверхности 1 К, а на высоте 50-80 км достигают 15-20К.
Температура верхней границы облачного слоя в приполярнойзо-
не на 5-10 К выше, чем у экватора, что, видимо,связано с
— 9 -
изменением высоты расположения облаков. Высокаятемпература
атмосферы у поверхности объясняется действиемпарникового
эффекта : согласно данным прямых измерений, значительная
часть солнечного излучения (3 — 4%) достигаетповерхности и
нагревает ее, а сильная непрозрачность для собственногоинф-
ракрасного излучения плотной углекислой атмосферы спримесью
водяного пара препятствует остыванию поверхности.
Обнаружена высокая грозовая активность Венеры : интен-
сивность электрических разрядов, регистрировавшаяся почас-
тоте следования низкочастотных импульсов на спускаемыхаппа-
ратах «Венера-11» и «Венера-12», оказалась во много раз вы-
ше, чем на Земле. Очевидно вблизи поверхности Венерывозни-
кают электрические поля с напряженностью в сотни кВ/м.Высо-
кая грозовая активность предположительно объясняетсяналичи-
ем 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 вклю-
чал спутник и четыре атмосферных зонда с аппаратурой дляиз-
мерения давления, плотности, температуры, оптическойтолщины
облаков и теплового излучения в атмосфере. На одном иззон-
дов были дополнительно установлены масс-спектрометр,газовый
хроматограф, спектрометр размеров аэрозольных частиц и два
фотометра. На борту спутника находилисьмасс-спектрометры
нейтрального и ионного состава, ультрафиолетовый спектро-
метр, инфракрасный радиометр, поляриметр, магнитометр,ана-
лизаторы плазмы и электрических полей, радар дляисследова-
— 10 -
ния рельефа. 4 декабря 1978 года на околопланетнуюорбиту
выведен американский космический аппарат «Пионер-Венера-1»,
а 9 декабря на Венере в четырех точках планеты совершилипо-
садку один большой и три малых зонда (большой и один малый
на дневную сторону, 2 других малых — на ночнуюповерхность),
доставленные космическим аппаратом «Пионер-Венера-2» (сам
космический аппарат сгорел в атмосфере Венеры). Вовремя
этих экспериментов были проведены исследования структуры,
химического состава, оптических свойств и тепловогорежима
атмосферы, свойств облаков. Проведены также измерениянейт-
рального и ионного состава верхней атмосферы; плазменныеи
магнитные измерения; методом радиовысотометрии исследован
рельеф значительной части планеты.
На спускаемых аппаратах «Венера-13» и«Венера-14» (1982
год) была установлена усовершенствованная аппаратурахими-
ческого анализа атмосферы (масс-спектрометры, газовыефрома-
тографы, оптические и рентгеновские спектрометры), дляисс-
ледования частиц облачного слоя. На этих станциях впервые
были получены цветные панорамы поверхности планеты, провед-
ены бурение и анализ грунта. Была решена проблемасоздания и
обработки грунтозаборного устройства, взятые образцыгрунта
доставлены внутрь спускаемых аппаратов и подвергнутырентге-
новскому анализу, который дал содержание основныхэлементов
в исследованных образцах грунта.
Главной целью космического эксперимента наискусствен-
ных спутниках Венеры автоматических межпланетных станциях
«Венера-15» и «Венера-16» (1983 год)являлось радиолокацион-
ное картографирование поверхности северного полушария с по-
— 11 -
мощью радиолокаторов бокового обзора. Впервые полученыради-
олокационные изображения северной приполярной области Вене-
ры. На изображениях различаются кратеры, гряды,возвышеннос-
ти, крупные разломы, горные хребты и детали рельефаразмером
1-2 км. На спутниках были также установлены приборы длязон-
дирования поверхности и атмосферы планеты врадиодиапазоне и
инфракрасный Фурье-спектрометр, созданный учеными ГДР иСССР
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, другихугол-
ках Солнечной системы имеет огромное научное и познаватель-
ное значение. Познав прошлое люди смогут предсказатьбудущее.
Литература.
«В Е Г А» Международный проект«Венера-Галлей»
Центр Управления Полетом, 1985 год
«К звездам — To the stars»
Шаталов В.А.
Ребров М.Ф.
Баскевич Э.А.
«Планета», Москва, 1982 год
«Космонавтика» Энциклопедия
«Советская энциклопедия», Москва, 1985 год