Планета Венера

Венера -- найближча сусідка Землі, друга по порядку планета Сонячної системи, її середня відстань до Сонця 108,2 мільйона кілометрів. Розміри і маси Венери і Землі також дуже близькі: радіус Венери 6051 км (6378 км у Землі), маса Венери складає 0,815 маси Землі, середня щільність 5240 кг/м, прискорення вільного падіння на екваторі 8,76 м/с, що становить 0,89 земної. Після Сонця і Місяця Венера є найяскравішим світилом на земному небі: її зоряна величина в максимумі досягає 4,45 m, і при сприятливих умовах можна навіть спостерігати тінь від предметів, що створюється світлом Венери. Вона робить один оборот по орбіті навколо Сонця за 225 земних діб. Власне обертання Венери незвично: тривалість одного обороту перевищує венерианских рік і дорівнює 243 земній добі, напрямок обертання протилежно обертанню інших планет. При це сонячні доба триває близько 117 днів. Середня швидкість руху Венери по орбіті 34,99 км/с. Кут між площинами екватора і орбіти дорівнює 25о06, орбіта планети кругова, і тому на Венері не відбувається зміни пір року.

У 1610 році Галілей вперше спостерігав зміну фаз у Венери, тобто зміну її видимої форми від диска до вузького серпа. У 1761 році Ломоносов, спостерігаючи проходження планети по диску Сонця, виявив у Венери атмосферу. Починаючи з XVII століття астрономи не раз намагалися "розгледіти" Венеру, однак через щільний хмарного покриву Венера у видимому діапазоні довжин хвиль є однорідною.

Удосконалення техніки астрономічних спостережень, використання поляриметричними і стереоскопічних вимірювань, освоєння інфрачервоного і ультрафіолетового діапазонів довжин хвиль дозволили отримати деяку інформацію про характеристики атмосфери Венери на рівні верхньої межі хмар.

У двадцятих -- тридцятих роках нашого століття були проведені перші спостереження Венери в інфрачервоній області 8-13 мікрон, що дозволили визначити температуру атмосфери біля верхньої межі хмар (Петтіт і Нікольсон, 1929 рік), виявлені смуги вуглекислого газу (Адамс та Данхем, 1932 рік), проведено перше поляриметричними виміру (Ліо, 1929 рік). Подальший розвиток наземних спектроскопічних спостережень дозволило Конну та ін в 1969 році отримати прекрасний атлас інфрачервоних спектрів Венери та інших планет зі спектральним роздільною здатністю близько 1055, виявити лінії окису вуглецю, соляної та фтористо-водневої кислот у спектрі Венери і оцінити зміст цих компонентів. Поруч дослідників у шістдесяті роки були виявлені в атмосфері планети пари води.

До польотів космічних станцій до Венери єдину можливість зондування підхмарними атмосфери планети надавали Радіоастрономічні спостереження в сантиметровому і дециметровому діапазонах довжин хвиль. Ці спостереження, виконані в кінці п'ятдесятих - початку шістдесятих років у СРСР і США, а також спільні спостереження вчених обох країн показали, що нижня атмосфера Венери має температуру 500 700 К або 250-450оС. Тоді ж у 1961-1962 роках у СРСР, США і Великобританії була проведена радіолокація Венери, яка дозволила визначити напрямок і швидкість власного обертання, вивчити топографічні характеристики поверхні, уточнити розмір Венери.

Хоча наземні астрономічні спостереження Венери продовжують розвиватися і понині, основна інформація про цю планеті за останні два десятиліття була отримана з космічних апаратів.

Першим дослідницьким апаратом, направленим землянами до іншій планеті, стала радянська автоматична станція "Венера-1", яка стартувала 12 лютого 1961 року. Через три місяці вона пройшла на відстані близько 100 тисяч кілометрів від Венери і вийшла на орбіту супутника Сонця. Основними завданнями станції "Венера-1" були перевірка методів виведення космічних об'єктів на міжпланетну трасу, перевірка наддалекої радіозв'язку і управління станцією, проведення фізичних досліджень в космосі.

У грудні 1962 року американський зонд "Маринер-2" пролетів на відстані 35 тисяч кілометрів від Венери, маючи на борту радіометр сантиметрового діапазону, магнітометр і ряд приладів для дослідження заряджених часток в космічній пилу. Магнітне поле не було виявлено; за даними радіометра був зроблений висновок, що радіовипромінювання формується в нижній атмосфері Венери, а не в іоносфері, як це допускалося раніше.

У 1965 році до "найгарнішою із зірок небесних", так назвав Венеру Гомер, пішла "Венера-2", яка провела так звані польотні дослідження. Надійно працювали прилади для вимірювання космічних променів, магнітних полів, потоків заряджених часток і мікрометеоритів, радіопередавачі і вся система передачі результатів наукових спостережень. Розправлені крила сонячних батарей живили прилади і апаратуру електроенергією.

Основна технічна проблема, що стояла перед конструкторами міжпланетної станції, полягала в забезпеченні її роботи під час спуску в атмосфері Венери в умовах величезних температур і тиску, а також в період аеродинамічного гальмування.

І ось настав якісно новий етап: у 1965 році "Венера-3" уперше досягла поверхні планети, а 1967 "Венера-4" уперше здійснила плавний спуск в її атмосфері і провела безпосередні фізико-хімічні дослідження. Перший в історії людства сеанс міжпланетної радіозв'язку тривав 93 хвилини. Були виміряні в залежності від висоти щільність, тиск і температура атмосфери, проведений хімічний аналіз складу атмосфери. Спусковий аппрарат був розрахований на тиск до 20 атмосфер, і передача даних припинилася до посадки на тверду поверхню Венери. Було встановлено, що вуглекислий газ є основним компонентом атмосфери (не менше 95%), отримані межі змісту ряду інших компонентів, однозначно встановлено існування високих тисків і температур в атмосфері планети. На пролітна апараті виміряна воднева корона Венери, проведені спостереження заряджених часток і мікрометеоритів.

Через день після посадки "Венери-4" повз планети повз планети на відстані 4000 км пролетів "Маринер-5", за допомогою якого було досліджено проходження радіосигналу через атмосферу і іоносферу (радіопросвечіваніе) і проведені вимірювання водневої корони. За даними радіопросвечіванія були отримані залежності температури і тиску від висоти в межах 90-35 км і концентрація електронів іоносфері.

Існування менш щільної, ніж земна, водневої корони у Венери було виявлено вимірюваннями на космічних апаратах "Венера-4" і "Маринер-5". Для верхніх областей Венери характерний ряд особливостей, визначаються фотохімії CO2 c можливою участю в комплексі реакцій води і галогенів, в умовах атомних і молекулярних взаємодій і взаємодії з сонячним вітром.

Основна мета запуску в 1969 році двох станцій "Венера-5" і "Венера-6" -- збільшення проникнення в атмосферу Венери, підвищення точності вимірювань хімічного складу, параметрів атмосфери і відповідних ним висот. Корпус спускається апарата був кілька зміцнена, що дозволило провести вимірювання підхмарними атмосфери на більш низьких висотах (до 19 км над поверхнею планети).

Спусковий апарат нової конструкції був створений і увійшов до складу станції "Венера-7", яка досягла околиць планети в грудні 1970 року. Її апаратура проводила вимірювання не тільки під час спуску у всій товщі атмосфери, але і протягом 23 хвилин на самій поверхні планети. Умови виявилися незвичайно суворими: тиск досягав 90 атмосфер, а температура - до 500оС; в хмари покриві, яке огортає планету, дуже багато вуглекислого газу і мало кисню. Отримані дані про характер порід поверхневого шару Венери.

За допомогою спускається апарату станції "Венера-8" у 1972 році були проведені різнобічні дослідження атмосфери і поверхні Венери. Крім вимірювань атмосферного тиску, щільності і температури були виміряні освітленість і вертикальна структура аерозольного середовища, в тому числі й хмари шару, визначені швидкості вітру на різних висотах в атмосфері за доплерівського зсуву частоти радіопередавача, проведена гамма-спектроскопія поверхневих порід. Фотометричні виміри показали, що хмарний шар простягається до висот близько 40 км, оцінена його оптична товщина і прозорість; освітленість на поверхні денної сторони Венери виявилася достатньою для зйомки зображення місця посадки. Вперше отримано висотний профіль швидкості вітру, який характеризується зростанням швидкості від 0,5 м/сек у поверхні до 100 м/сек біля верхньої межі хмар. За вмістом природних радіоактивних елементів (уран, торій, калій) поверхневі породи на Венері займають проміжне положення між базальтами і гранітами.

У лютому 1974 року на відстані 6000 км від Венери пройшов американський зонд "Маринер-10", на якому були встановлені телевізійна камера, ультрафіолетовий спектрометр і інфрачервоний радіометр. Отримані телевізійні зображення хмарного шару використовувалися для дослідження динаміки атмосфери. За допомогою ультрафіолетового спектрометра виявлено і виміряні кількості гелію в атмосфері.

Станції нового покоління "Венера-9" і "Венера-10", які досягли планети в жовтні 1975 року, стали першими штучними супутниками Венери, а їх спусковий апарат здійснили м'яку посадку на освітленому боці планети. Уперше були передані панорамні телевізійні зображення з іншої планети, виміряні на спускаються апаратах щільність, тиск, температура атмосфери, кількість водяної пари, проведені нефелометріческіе вимірювання часток хмар, вимірювання освітленості в різних ділянках спектру. Для вимірювань характеристик грунту крім гамма-спектрометра використовувався радіаційний плотнометр. Штучні супутники дозволили отримати телевізійні зображення хмарного шару, розподіл температури по верхній межі хмар, спектри нічного світіння планети, провести дослідження водневої корони, багаторазове радіопросвечіваніе атмосфери і іоносфери, вимірювання магнітних полів і навколопланетному плазми. На станціях другого покоління інформація з спускаються апаратів вдавалася на орбітальний апарат, а потім ретранслювалась на Землю. Це призвело до значного збільшення кількості одержуваної інформації.

На панорамах видно виходи корінних порід разом з еродованих матеріалом; розвали каменів можуть бути результатом зміщень в корі і служити підтвердженням тектонічної активності на Венері. В цілому поверхня Венери - це гаряча суха кам'яниста пустеля.

У 1978 році за міжпланетної трасі пройшли і досягли заданої мети ще два посланця -- "Венера-11" і "Венера-12", основним завданням яких, було детальне дослідження хімічного складу нижньої атмосфери методами мас-спектрометрії, газової хроматографії, оптичної і рентгенівської спектроскопії. Були виміряні кількості азоту, окису вуглецю, двоокису сірки, водяної пари, сірки, аргону, неону і визначені ізотопні відносини аргону, неону, кисню, вуглецю, виявлені хлор і сірка в частинках хмар, отримані детальні дані з поглинання сонячного випромінювання на різних висотах в атмосфері, необхідні для вивчення його теплового режиму. Спеціальним приймачем були зареєстровані імпульси електромагнітного випромінювання, що вказують на існування електричних зарядів в атмосфері на зразок земних блискавок. На прогонових апаратах були встановлені ультрафіолетові спектрометри для дослідження складу верхньої атмосфери.

Основна складова атмосфери Венери - вуглекислий газ (96% за обсягом), азот (4%), окис углеродадвуокісь сірки, кисню практично немає, зміст водяної пара, мабуть, колеблетсяот 0,1 - 0,4% під хмарним шарами до 15-30% вище них. Наземними спектроскопічними дослідженнями знайдені також молекули HCl.

Температура атмосфери Венери у поверхні планети (на рівні, відповідному радіусу 6052 км) 735 До, тиск 9 МПа, щільність газу в 60 разів більше, ніж у земній атмосфері. Атмосфера Венери до 50 км від поверхні зберігається близькою до адіабатичне, а вище 50 км температурний градієнт зменшується приблизно вдвічі. Добові коливання температури біля поверхні 1 К, а на висоті 50-80 км сягають 15-20 К. Температура верхньої межі хмарного шару в приполярної зоні на 5-10 До вище, ніж у екватора, що, мабуть, пов'язано зі зміною висоти розташування хмар. Висока температура атмосфери у поверхні пояснюється дією парникового ефекту: згідно з даними прямих вимірювань, значна частина сонячного випромінювання (3 - 4%) досягає поверхні і нагріває її, а сильна непрозорість для власного інфрачервоного випромінювання щільної вуглекислої атмосфери з домішкою водяної пари перешкоджає охолодженню поверхні.

Виявлено висока грозова активність Венери: інтенсивність електричних розрядів, реєструватися по частоті проходження низькочастотних імпульсів на що спускаються апаратах "Венера-11" і "Венера-12", виявилася у багато разів вище, ніж на Землі. Очевидно поблизу поверхні Венери виникають електричні поля з напруженістю в сотні кВ/м. Висока грозова активність імовірно пояснюється наявністю діючих вулканів на поверхні Венери.

Космічні дослідження показали, що власного магнітного поля у Венери немає.

Одночасно з "Венера-11" і "Венера-12" проходила робота американського проекту "Піонер-Венера", який містив у собі супутник і чотири атмосферних зонда з апаратурою для вимірювання тиску, щільності, температури, оптичної товщини хмар і теплового випромінювання в атмосфері. На одному з зондів були додатково встановлені мас-спектрометр, газовий хроматограф, спектрометр розмірів аерозольних часток і два фотометра. На борту супутника знаходилися мас-спектрометри нейтрального й іонного складу, ультрафіолетовий спектрометр, інфрачервоний радіометр, поляриметр, магнітометр, аналізатори плазми і електричних полів, радар для дослідження рельєфу. 4 грудня 1978 на навколопланетному орбіту виведено американський космічний апарат "Піонер-Венера-1", а 9 грудня на Венери в чотирьох точках планети здійснили посадку один великий і три малі зонда (великий і один малий на денну сторону, 2 інших малих - на нічну поверхню), доставлені космічним апаратом "Піонер-Венера-2" (сам космічний апарат згорів у атмосфері Венери). Під час цих експериментів були проведені дослідження структури, хімічного складу, оптичних властивостей і теплового режиму атмосфери, властивостей хмар. Проведено також вимірювання нейтрального й іонного складу верхньої атмосфери; плазмові й магнітні вимірювання; методом радіовисотометріі досліджений рельєф значної частини планети.

На що спускаються апаратах "Венера-13" і "Венера-14" (1982 рік) була встановлена вдосконалена апаратура хімічного аналізу атмосфери (мас-спектрометри, газові фроматографи, оптичні і рентгенівські спектрометри), для дослідження часток хмарного шару. На цих станціях уперше були отримані кольорові панорами поверхні планети, проведені буріння та аналіз грунту. Була вирішена проблема створення та обробки грунтозабірний пристрій, взяті зразки грунту доставлені всередину апаратів, що спускаються і піддані рентгенівському аналізу, який дав вміст основних елементів у досліджених зразках грунту.

Головною метою космічного експерименту на штучних супутниках Венери автоматичних міжпланетних станціях "Венера-15" і "Венера-16" (1983 рік) було радіолокаційне картографування поверхні північної півкулі з допомогою радіолокаторів бічного огляду. Вперше отримані радіолокаційні зображення північної приполярної області Венери. На зображеннях розрізняються кратери, гряди, піднесеності, великі розломи, гірські хребти і деталі рельєфу розміром 1-2 км. На супутниках були також встановлені прилади для зондування поверхні і атмосфери планети в радіодіапазоні та інфрачервоний Фур'є-спектрометр, створений вченими НДР та СРСР для дослідження хімічного складу, будови, теплового режиму і динаміки атмосфери на висотах 55-100 км.

Отримання з допомогою розвідників космосу різноманітної інформації про райони далеких і ближніх, Венери, інших куточках Сонячної системи має величезне наукове і пізнавальне значення. Пізнавши минуле люди зможуть передбачити майбутнє.

Список літератури

Шаталов В.А. Ребров М.Ф. Баскевич Е.А. "Планета", Москва, 1982 рік

"Космонавтика" Енциклопедія

"Радянська енциклопедія ", Москва, 1985 рік

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://referat2000.bizforum.ru/