Планета Венера

Размещено на http://www.allbest.ru/

Планета Венера

венера планета радиолокация атмосфера

Глобальный вид северного полушария Венеры в искусственном цвете. Изображение с центром на северном полюсе построено по радиолокационным снимкам КА "Магеллан ". Пробелы в изображениях "Магеллана " заполнены данными Орбитера "Пионер-Венера ". Яркий район ниже центра изображения - Горы Максвелла (65 с. ш., 5 в. д.). (Magellan press release P-39224) Планета названа в честь античной богини любви и красоты Афродиты (у римлян - Венера). Венера - это самый яркий объект на вечернем и утреннем небосводе, если исключить Луну.

Поверхность Венеры скрыта под мощным чехлом атмосферы. Еще в прошлом веке М.В. Ломоносов, наблюдая прохождение Венеры перед диском Солнца, сделал правильные выводы о существовании у нее атмосферы. Методами спектрального анализа состава атмосферы в 1932 году были обнаружены полосы углекислого газа. Проводились и наземные измерения температуры облачного покрова, однако к началу шестидесятых годов считали, что в атмосфере Венеры преобладают азот и углекислый газ и, что там всегда темно, жарко, пыльно и ветрено, а некоторые ученые считали возможным наличие океана. Не знали даже периода вращения планеты. В видимом диапазоне поверхность нельзя рассмотреть даже с орбиты искусственного спутника и, тем не менее, мы имеем ее "изображения", полученные методами радиолокации.

Радиус Венеры 6052 км, а масса составляет 81% от массы нашей планеты. Венера обращается вокруг Солнца, как и другие планеты против часовой стрелки за 225 суток. Период ее вращения вокруг оси (243 суток) удалось определить лишь в начале шестидесятых годов, когда стали применять методы радиолокации. Две яркие в радиолокационных изображениях детали рельефа Венеры, по которым определили период вращения, назвали первыми буквами греческого алфавита: Альфа и Бета. В отличие от других планет, у которых направления обращения и вращения совпадают, Венера вращается вокруг оси - по часовой стрелке. Поэтому солнечные сутки на Венере состоят из 117 земных суток, а год лишь вдвое больше суток. Солнце там восходит на западе.

Атмосфера Венеры состоит на 96,5% из углекислого газа и 3,5 % азота. Другие газы: водяной пар, кислород, окись и двуокись серы, аргон, неон, гелий и криптон составляют менее 0,1%. Однако следует иметь в виду, что венерианская атмосфера намного мощнее нашей, так, что азота там, например, в пять раз больше по массе, чем на Земле. Туманная дымка простирается до высоты 48-49 км. Далее, до высоты 70 км, идет облачный слой из капелек концентрированной серной кислоты, а в самых верхних слоях также присутствуют соляная и плавиковая кислоты. Облака Венеры отражают 76% приходящего солнечного света. Вращение облачного слоя также по часовой стрелке совершается за 4-5 земных суток. Скорость ветра на высотах около 60 км достигает 100 м/с, но быстро уменьшается с уменьшением высоты. Около самой поверхности скорость ветра снижается до 1 м/с, однако следует помнить, что атмосфера на Венере более плотная, лишь в 14 раз меньше плотности воды. На вершине гор Максвелла (высотой около 11 км) давление атмосферы составляет 45 бар, а на дне каньона Дианы - 119 бар.

Мощная атмосфера, состоящая из углекислого газа, пропускает к поверхности 23% солнечного излучения. Это излучение нагревает поверхность планеты, однако тепловое инфракрасное излучение сквозь атмосферу проходит с большим трудом. И только, когда поверхность нагревается до 735° К, уходящий поток энергии оказывается равным пришедшему к поверхности. Благодаря такому парниковому эффекту у поверхности Венеры сохраняется высокая температура независимо от широты местности. В горах, где толщина атмосферы меньше, температура ниже на несколько десятков градусов.

Венеру исследовали более 20 космических аппаратов: "Венеры ", "Маринеры ", "Пионер - Венеры " и "Магеллан ". При проектировании первых космических аппаратов для изучения атмосферы и поверхности этой заоблачной планеты ученые не знали на какое давление атмосферы должны быть рассчитаны аппараты и даже более того, предполагалось, что там может быть океан. Советский КА "Венера 1 " весной 1961г. пролетел на расстоянии 100 000 км от планеты, а американский КА "Маринер 2 " прошел в 35 тысячах километров в декабре 1962г. и определил температуру поверхности Венеры. Приборы показали, что у планеты нет магнитного поля и радиационных поясов. Аппаратом пролетного типа был также и КА "Венера 2 ", прошедший на расстоянии 24 тысячи км от Венеры в феврале 1966г.

Первый спускаемый аппарат (СА) в виде сферы диаметром около 1 метра с теплозащитным покрытием был доставлен КА "Венера 3 " в марте 1966г. КА "Маринер 5 " исследовал атмосферу планеты с пролетной траектории. Спускаемые аппараты КА "Венера 4, 5, 6 ", оснащенные радиопередатчиками, радиовысотомерами и другой научной аппаратурой передавали сведения о давлении, температуре и составе атмосферы во время спуска. Однако они не достигли поверхности планеты, поскольку не были рассчитаны на то давление, которое существует на самом деле у нее и составляет, как оказалось, 90 атмосфер. И только КА "Венера 7 " в декабре 1970г. наконец опустился на поверхность Венеры и передал данные о составе атмосферы, температуре различных ее слоев и поверхности, а также о давлении в 90 атмосфер. Спуск этих аппаратов проводился на ночной стороне Венеры. Поскольку облачный покров планеты очень мощный считалось, что на Венере всегда темно. Однако СА, доставленный КА "Венера 8 " на освещенную Солнцем сторону планеты в июле 1972г., показал, что на поверхности освещенность похожа на такую, которую мы наблюдаем на Земле в пасмурный день. Облака Венеры, через которые прошел аппарат, имели слоистую структуру и не были очень плотными. Они находятся на высоте от 48 до 70 км и состоят из капелек 80% серной кислоты. В феврале 1974г. КА "Маринер 10 ", пролетевший мимо Венеры, в течение 8 суток фотографировал ее облачный покров с целью изучения динамики атмосферы. По снимкам, полученным в ультрафиолете удалось определить период вращения облачного слоя равный 4 суткам, причем вращение происходит по часовой стрелке если смотреть с севера.

КА "Венера 9, 10 " в октябре 1975г. осуществили мягкую посадку на освещенной стороне планеты на расстоянии 2200 км друг от друга и передали на Землю первые панорамы поверхности с мест посадок. Приборы радиокомплекса, оптико-механическое телевизионное устройство, блоки автоматики и другие научные приборы были защищены внешней и внутренней теплоизоляцией. В течение часа спускаемые аппараты передавали научную информацию с поверхности на космические аппараты, которые были переведены на орбиты искусственных спутников Венеры и ретранслировали ее на Землю.

Рис. 1 Изображение поверхности Венеры в месте посадки спускаемого аппарата "Венера 9".

Изображение поверхности Венеры в месте посадки спускаемого аппарата "Венера 9" (32 ю. ш., 291 в. д.), работавшего в течение 53 минут 22 октября 1975 г. Белый объект внизу изображения - часть аппарата. Доминирующими в ландшафте являются угловатые и частично выветренные породы поперечником 30-40 см. В верхней части снимка слева и справа виден горизонт. (Venera 9 Lander, surface image)

Рис. 2 Изображение участка поверхности Венеры в месте посадки СА "Венера 10".

Изображение участка поверхности Венеры в месте посадки СА "Венера 10" (16 с. ш .,291 в. д., полученное 25 октября 1975 г. Спускаемый аппарат работал в течение 65 мин. Солнце вблизи зенита и освещенность похожа на пасмурный летний день на Земле. Предметы внизу изображения - части аппарата. Плоские плиты скальных пород, частично покрытые тонкозернистым материалом не похожи на вулканические области на Земле. Большая плита на переднем плане имеет поперечник 2 м. (Venera 10 Lander, surface image)

Увидеть глобальные особенности рельефа большей части поверхности Венеры мы смогли благодаря радиолокационному зондированию, выполненному с КА "Пионер Венера " (1978г.), "Венера 15, 16 " (1983-1984г.г.) и "Магеллан "(1990-1994г.г.). На картах, составленных по результатам измерения высот поверхности, можно видеть обширные возвышенности, отдельные горные массивы и низменности. Интересный эксперимент был проведен на станции "Пионер Венера 2 ", с помощью которой в атмосферу Венеры были сброшены большой (диаметром 1,5 м) и 3 маленьких (диаметром 0,7 м) спускаемых аппарата на дневную и ночную стороны и в район северного полюса планеты. Аппараты передавали информацию в процессе падения, а один из малых аппаратов даже выдержал удар и передавал данные с поверхности в течение часа.

Результаты этого эксперимента подтвердили, что атмосфера планеты состоит на 96% из углекислого газа, до 3,5% азота и немного водяного пара и других составляющих. Плотность ее в 50 раз превосходит плотность земной атмосферы. Атмосфера Венеры представляет собой огромный парник, в который проникает солнечное тепло, но обратно оно не пропускается. Из-за парникового эффекта температура поверхности постоянно высокая - около 470° С. На поверхности был обнаружен тонкий слой пыли, осаждавшейся в течение 15 минут после посадки СА. В декабре 1978г. проводили исследования и советские спускаемые аппараты КА "Венера 11, 12", опустившиеся на расстоянии 800 км друг от друга. Интересными оказались данные о регистрации электрических разрядов в атмосфере планеты. Один из аппаратов выявил 25 разрядов в секунду, а другой - около тысячи, причем один из раскатов грома продолжался 15 минут. Эти разряды связывают теперь с вулканической активностью в этих районах.

Данные о химическом составе пород в месте посадки аппаратов "Венера 13, 14 " были получены в 1982 г. с помощью специальных грунтозаборных устройств. Данные анализов, выполненных автоматами, были переданы на Землю, где ученые смогли сопоставить их с базальтами, встречающимися в глубоководных впадинах земных океанов. В состав пород входят окислы кремния, алюминия, магния, железа, кальция и других элементов. На цветных панорамах с мест посадок этих станций можно было рассмотреть детали размером 5 мм. Небо на Венере имеет яркий желто-зеленый оттенок.

Рис. 3 Изображение поверхности Венеры, полученное СА "Венера 13".

Изображение поверхности Венеры, полученное СА "Венера 13" 1 марта 1982 г. к востоку от Области Феба (7,5 ю. ш., 303 в. д.). Аппарат работал 2 часа 7 минут на поверхности. Эти снимки получены с двух камер, расположенных напротив. Верхний снимок - черно-белый кадр цветного изображения 261-262. Внизу кадра показан фотометрический эталон. Поверхность представлена плоскими скальными плитами и почвой. На обоих изображениях видны части аппарата и покрышки камер. (Venera 13 Lander, YG06847)

Рис. 4 Цветное изображение поверхности Венеры в месте посадки СА "Венера 13".

Цветное изображение поверхности Венеры в месте посадки СА "Венера 13", работавшего к востоку от Области Фебы (7,5 ю.ш., 30,3 в.д.) в течение 2 час. 7 мин. 1 матра 1982 г. Получено 14 изображений. Эта цветная 170 градусная панорама получена с использованием синего, зеленого и красного фильтров. Внизу снимка можно видеть часть аппарата и крышку от камеры. На самой панораме видны плоские плиты скальных пород и почва. Истинный цвет Венеры трудно определить, поскольку ее атмосфера задерживает синий свет. По составу поверхность похожа на земные базальты. (Venera 13 Lander, VG00261,262)

Рис. 5 Изображение поверхности Венеры, полученное КА "Венера 14".

Изображение поверхности Венеры, полученное КА "Венера 14" в области 13 ю. ш., 310 в. д. 5 марта 1982 г. Спускаемый аппарат работал 60 минут. На обоих изображениях внизу видны части аппарата. Эта область состоит из плоских, похожих на базальты пород и небольшого количества тонкозернистого материала, как и в других местах посадок СА "Венера ". Вблизи центра верхнего изображения видна покрышка от камеры, на нижнем изображении показан фотометрический эталон. (Venera 14 Lander, YG06848)

С орбит искусственных спутников Венеры КА "Венера 15,16 ", оборудованные радиолокационными системами, передали изображения поверхности части северного полушария планеты и данные измерений высот рельефа. В результате каждого пролета по сильно вытянутым околополярным орбитам снималась полоса местности шириной 160 км и длиной 8000 км. По материалам этих съемок составлен атлас поверхности Венеры, включающий карты рельефа, геологические и другие специальные карты. Наземная радиолокация позволяет "увидеть" только 25% поверхности с меньшим разрешением деталей, чем на космических аппаратах. КА "Магеллан " получил фотографии всей поверхности с разрешением в 300 м, а в ряде областей -120 м. Большая часть поверхности Венеры занята холмистыми равнинами. На возвышенности приходится лишь 8 % всей поверхности.

Рис. 6 Изображение радиальной сети грабенов в Области Темис.

Изображение радиальной сети грабенов в Области Темис, полученное КА "Магеллан". На Венере обнаружено около 50 таких образований, состоящих из близко расположенных грабенов, радиально расходящихся от центральной области. Диаметр этого образования 250 км. (Magellan C1-MIDR 30S279;1, framelet 18)

Спускаемые аппараты нового типа, состоявшие из посадочного аппарата и аэростатного зонда, были сброшены с КА "Вега 1, 2 ", предназначенных для проведения исследований Венеры и кометы Галлея в 1985г. Аэростатные зонды дрейфовали на высоте около 54 км и передавали данные в течение двух суток, посадочные аппараты провели исследование атмосферы и поверхности планеты.

Наиболее подробные снимки всей поверхности Венеры были получены с помощью КА "Магеллан ", запущенного астронавтами КК "Атлантис " в мае 1989г. Регулярная радиолокационная съемка, проводимая в течение нескольких лет, позволила сфотографировать рельеф поверхности Венеры с разрешением менее 300 м. Высоты рельефа определялись с помощью альтиметра (высотомера). Высокоточное гравитационное картографирование позволило выявить неоднородности масс под корой планеты. Когда почти весь запас горючего был израсходован по команде с Земли 12 октября 1994г. станция вошла в плотные слои атмосферы и передала данные о ее верхних слоях. В результате всех экспериментов, проведенных с помощью космических аппаратов, Венера исследована, пожалуй, даже подробнее, чем Земля.

Приводимые выше названия (горы Максвелла, области Альфа и Бета) являются исключениями из правил наименований, принятых МАС: называть детали рельефа женскими именами. Крупные возвышенные области названы: Земля Афродиты, Земля Иштар (также в честь богини любви и красоты) и Земля Лады. Крупные кратеры названы в честь выдающихся женщин всех времен и народов, а небольшие кратеры носят личные женские имена. Кратеров на Венере обнаружено немногим более 800, то есть средняя плотность кратеров составляет около 2 образований на площади в 1 млн. кв. км. Причем самый маленький из них имеет диаметр 2 км, поскольку атмосфера Венеры не пропускает мелкие метеориты. Тот факт, что на Венере мало кратеров, говорит о том, что ее поверхность претерпела обновление в недавнем прошлом. Средний возраст поверхности оценивается в 500 млн. лет. Множество вулканов высотой 1 - 6 км обнаружено на поверхности; возможно некоторые из них извергаются и в настоящее время.

Радиолокационное изображение вулканического образования названного "тик" к северо-востоку от Области Альфа, полученное КА "Магеллан". Для этих образований характерно наличие кальдеры внутри ровной депрессии, окруженной поднимающимися валами с радиальными отростками. Диаметр вала этой структуры 30 км. (Portion of Magellan F-MIDR 20S003;1, framelets FF-07,08,15 and 16)

Рис. 7 Радиолокационное изображение вулканического образования.

Рис. 8 Компьютерное трехмерное изображение вулкана Гора Сиф.

Компьютерное трехмерное изображение вулкана Гора Сиф, имитирующее вид с высоты 7,5 км и с расстояния 360 км к югу от горы. Это изображение составлено с использованием перекрывающихся снимков КА "Магеллан " с дополнением цвета на основе изображений СА "Венера 13, 14 ". Гора Сиф имеет высоту 2 км и диаметр 300 км. Вертикальный масштаб изображения в 23 раза больше горизонтального масштаба. (Magellan press release P-38722)

Многочисленные гряды, напоминающие срединно-океанические хребты Земли, простираются с севера на юг на сотни и тысячи километров. Их называют в честь богинь. Для названий равнин используются женские мифологические персонажи. Например, равнины Снегурочки и Бабы-яги. Необычные формы рельефа, представляющие собой пересечение хребтов и долин, похожие на паркет назвали тессерами. Крупные депрессии овальной формы с приподнятой центральной частью, окруженные валами - венцы, также непохожи на формы рельефа, встречающиеся на других планетах. Они, по-видимому, образовались в результате активной конвекции в мантии. Их называют в честь богинь плодородия, урожая, цветов.

Рис. 9. Радиолокационное изображение вулканических куполов в форме "блина" на равнине Тинатин.

Радиолокационное изображение вулканических куполов в форме "блина" на равнине Тинатин, на Венере, полученное КА "Магеллан ". Эти купола, имеющие плоскую вершину и крутые склоны, повидимому сформировались в результате экструзии очень вязкой лавы. Самый крупный купол имеет диаметр 62 км. (Portion of Magellan C1-MIDR 15N009;1, framelet 36)

Рис. 10 Компьютерное трехмерное изображение западной части Области Эйстла.

Компьютерное трехмерное изображение западной части Области Эйстла на Венере, имитирующее вид с высоты 7,5 км и с расстояния 1100 км к северо-востоку от Горы Гула, самого крупного вулкана (слева) высотой 3 км, расположенного на 22 с. ш. и 359 в. д. Вулкан справа - Гора Сиф высотой 2 км и диаметром 300 км. Расстояние между Горой Сиф и Горой Гула 730 км. Вертикальный масштаб увеличен в 23 раза. (Magellan press release P-38724)

Рис. 11 Трехмерное изображение вулканов, похожих на "блины".

Трехмерное изображение вулканов, похожих на "блины" на восточном краю Области Альфа с точки, расположенной на 30 ю. ш., 11,8 в. д. и на высоте 2,4 км. Округлое образование - купол вулкана диаметром 25 км и высотой 750 м. сформировано в результате экструзии вязкой лавы. Вертикальный масштаб увеличен в 23 раза. (Magellan press release P-38870)

Рис. 12 Трехмерное перспективное изображение "кратерной фермы".

Трехмерное перспективное изображеие "кратерной фермы" на Венере, состоящей из кратеров Саския диаметром 37,3 км, Данилова диаметром 47,6 км - слева и Аглаонис диаметром 62,7 км - справа.(Magellan press release P-39146)

Рис. 13 Трехмерное цветное изображение вулкана Гора Сапфо.

Трехмерное цветное изображение вулкана Гора Сапфо высотой 1,5 км, расположенного на 8,7 с. ш., 188,1 в. д. в Области Атла поперечником 400 км. построенное на основе снимков КА "Магеллан " с точки расположенной в 527 км к северо-западу от Горы Сапфо на высоте 4 км. Две темные области вблизи центра вулкана - плосковершинные столовые горы, являющиеся двойной вершиной. Вертикальный масштаб увеличен в 10 раз. На заднем плане - Гора Маат. (Magellan press release P-40176) Ж.Ф. Родионова

Размещено на Allbest.ru