Надо Знать

добавить знаний



Венера (планета)


Венера

План:


Введение

Венера - вторая по расстоянию от Солнца планета, почти такого же размера, как Земля.

Венера - внутренняя планета, и на земном небе не удаляется от Солнца дальше 48 ?. Венера - третий по яркости объект на небе, ее блеск уступает только блеску Солнца и Луны. Относится к планет, известных человечеству с древнейших времен.


1. Планетарные характеристики

Орбита Венеры ближе к окружности, чем у любой другой планеты Солнечной системы. Ее эксцентриситет составляет всего 0,0068. Период обращения вокруг Солнца (венерианский год) составляет 224,7 земных суток. Иногда Венера подходит к Земле на расстояние, меньшее 40 млн. км.

Венера вращается вокруг своей оси в обратном направлении вращения вокруг Солнца, в отличие от Земли и других планет. Сидерический период вращения Венеры вокруг своей оси (звездные сутки) составляет 243,018 земных суток. Продолжительность солнечных суток на планете составляет около 116,75 земных суток.

Как и координаты ее Северного полюса ( прямое подъема = 272,57 ?, склонение = +67,14 ?), он получен в результате совместной обработки бортовых радиолокационных и доплеровских измерений "Магеллана" и "Венеры-15, -16" для 20 опорных точек на поверхности Венеры [ ].

Хотя у Венеры и Земли близки размеры, средняя плотность и даже внутреннее строение, однако Земля имеет достаточно сильное магнитное поле, а Венера его нет.

По одной из современных теорий [ Источник? ] напряженность дипольного магнитного поля зависит от прецессии полярной оси и вектора угловой скорости. Именно этот параметр на Венере ничтожно мал, но измерения свидетельствуют о низкой напряженности, чем та, которую предсказывает теория.

Однако магнитное поле, хотя и довольно слабое, на Венере есть. В ведущем слое атмосферы, ионосфере, магнитное поле приводится солнечным магнитным полем и солнечным ветром. Межпланетное магнитное поле напряженностью около 10 нТл взаимодействует с ионосферой планеты, движущейся в нем. Поскольку ионосфера - проводник, в ней появляются электрические токи, которые, в свою очередь, возбуждают магнитные поля. Правда, они имеют локальный характер, ориентированы случайно. Хотя общего дипольного поля у Венеры нет, ее ионосферу пронизано хаотическими магнитными полями небольшой напряженности (15-20 н Тл). Взаимодействие этих полей с плазмой солнечного ветра еще более усложняет картину. Поэтому у Венеры нет радиационных поясов в традиционном их понимании.


2. Атмосфера

О том, что у Венеры есть атмосфера, стало известно 1761 p., открытие принадлежало М. В. Ломоносову, который наблюдал прохождения планеты перед диском Солнца. Плотность атмосферы Венеры в 35 раз больше земной. Давление на поверхности планеты составляет около 95 атмосфер! Состоит эта атмосфера, в основном, с углекислого газа с примесями азота и кислорода. Углекислый газ, пропуская солнечные лучи, позволяет поверхности нагреваться, но поглощает инфракрасное излучение разогретой поверхности, что является причиной парникового эффекта. Поэтому температура на поверхности Венеры намного выше земной.

Облачный слой Венеры, скрывающий от нас ее поверхность, расположен на высоте 49-68 км. над поверхностью, по плотности он напоминает легкий туман и состоит, в основном, из паров 80% серной кислоты. Облака Венеры движутся с востока на запад за преобладающими на планете ветрами и совершают полный оборот вокруг своей оси за 4 дня, а освещенность на поверхности в дневное время похожая на земную в серый пасмурный день.

Большая толщина облачного слоя делает его совершенно непрозрачным для земного наблюдателя, поэтому изучение планеты ведется в основном радиолокационными методами. Американские радиолокационные исследования показали, что на поверхности Венеры имеются большие по размерам, но мелкие кратеры. Происхождение кратеров неизвестно, но, поскольку в такой плотной атмосфере должна быть сильная эрозия, по "геологическим" стандартам они вряд ли могут быть очень старыми. Причиной возникновения кратеров может быть и вулканизм, поэтому гипотезу о том, что на Венере происходят вулканические процессы, пока нельзя исключить. Также на Венере найдено несколько горных областей. Самый большой горный район - Иштар, по площади вдвое превышает Тибет. В центре его на высоту 11 км поднимается гигантский вулканический конус. Состав материала поверхности Венеры, определенный в нескольких местах посадки, оказался близким к составу земных базальтов. Но распределение высот поверхности на планете, что косвенно говорит о характере ее геологического строения, на Венере и на Земле оказался различным. Hа Земле это распределение бимодальное - есть два максимума распространенности, отражающие распределение поверхности нашей планеты на выступы материков и океанические бассейны. А на Венере распределение высот одномодальный.


3. Исследование

Уже 1610 г. Галилей с помощью телескопических наблюдений изучал смену фаз у Венеры, т.е. изменение ее видимой формы от диска до узкого серпа.

Первые сведения о поверхность планеты были получены с Земли в 30-х годах XX ст. с помощью новейшего изобретения - радиотелескопов. В начале XX ст. радиотелескопични наблюдения, инфракрасные и ультрафиолетовые методы исследования Венеры не давали полной картины рельефа планеты, а также информации о ее природе. Вероятно, на поверхности Венеры преобладали бури, адская жара и ядовитые облака, но эти гипотезы не были достоверными. Но с началом новой эры в астрономии - изобретением космических аппаратов - начал поступать огромный объем информации о природе Венеры. Запуск первых искусственных спутников Земли, а затем отправки первых АМС позволили изучать Венеру из ближайших расстояний.

12 февраля 1961 советскими учеными была запущена первая автоматическая станция "Венера-1", которая через три месяца прошла на расстоянии около 100 тыс. км от Венеры и вышла на орбиту спутника Солнца. Радиосвязь с этой станцией прекратилась из-за выхода из строя бортовой аппаратуры на расстоянии от Земли более 3 млн км. В декабре 1962 г. американцы послали в космос зонд "Маринер-2", прошедший от Венеры на расстоянии 35 тыс. км. Установленная на борту аппаратура (радиометр, магнитометр и т.д.). Показала, что магнитное поле планеты невелико: магнитный момент Венеры не превышает 5-10% магнитного поля Земли. Также выяснилось, что радиоизлучение формируется в нижней части атмосферы Венеры, а не в ионосфере, как считалось ранее.

Начиная с 1965 г. на Венеру была послана целая серия космических станций "Венера", которые "шаг за шагом" приближались к поверхности планеты, и 1967 г. "Венера-4" совершила спуск аппарата, который отделился перед входом автоматической станции в атмосферу. Впервые в истории человечества был проведен сеанс радиосвязи продолжался 93 минуты. Был сделан химический анализ состава атмосферы, на разных уровнях, измерены ее плотность, давление и температуру. В результате исследований было установлено, что углекислый газ является основной компонентой атмосферы, определен ряд других компонентов, была измерена водородная корона Венеры, получено подтверждение о высоком давлении и температуре в атмосфере планеты. Интересно и то, что через день после посадки "Венеры-4" в 4 тыс. км от поверхности планеты пролетел американский "Маринер-2", задачей которого было измерения водородной короны и исследование прохождения радиосигнала через атмосферу и ионосферу. Путем измерений обоими космическими аппаратами было установлено существование менее плотной, чем земная, водородной короны у Венеры. Для верхних областей Венеры мы обнаружили ряд характерных особенностей, определяемых фотохимией углекислого газа (СО 2) с возможным участием в комплексе реакций воды и галогенов, в условиях атомных и молекулярных взаимодействий и взаимодействия с солнечным ветром.

С 1969 г. в атмосферу Венеры был запущен еще ряд космических станций серии "Венера". Советские ученые сделали корпуса аппаратов крепче, и это позволило аппарата сначала опуститься на уровень 19 км от поверхности планеты, а затем и приземлиться на самую поверхность, где он пробыл в течение 53 минут. Условия оказались необыкновенно суровыми: давление достигал 90 атмосфер, температура до 500 ? C, облачный покров, который окутывает планету, оказался перенасыщенным углекислым газом.

1972 г. была создана автоматическая межпланетная станция "Венера-8" нового поколения. Перед АМС стояла задача провести новое и широкий круг исследования атмосферы и поверхности Венеры. Кроме измерений атмосферного давления, плотности и температуры были измерены освещенность и вертикальная структура аэрозольной среды, в том числе и облачного слоя, определены скорости ветра на различных высотах в атмосфере допплеровским сдвигом частоты радиопередатчика, проведена гамма-спектроскопия поверхностных пород. Фотометрические измерения показали, что облачный слой простирается до высот около 40 км, были оценены его оптическая толщина и прозрачность. Освещенность на поверхности дневной стороны Венеры оказалась достаточной для съемки изображения места посадки. Впервые получен высотный профиль скорости ветра, который характеризуется возрастанием скорости от 0,5 м / сек у поверхности до 100 м / сек у верхней границы облаков. По содержанию естественных радиоактивных элементов ( уран, торий, калий) поверхностные породы на Венере занимают промежуточное положение между базальтами и гранитами.

В феврале 1974 года на расстоянии 6 тыс. км от Венеры прошел американский пролетный зонд "Маринер-10", оснащенный телевизионной камерой, ультрафиолетовым спектрометром и инфракрасным радиометром. Полученные телевизионные изображения облачного слоя использовались для исследования динамики атмосферы. С помощью ультрафиолетового спектрометра была измерена количество гелия в атмосфере.

1975 год стал новым этапом в научных космических исследованиях. Впервые станции нового поколения "Венера-9" и "Венера-10" стали искусственными спутниками Венеры, на которые со спусковых аппаратов передавалась, а затем ретранслировалась на Землю информация. Впервые с планеты были переданы панорамные телевизионные изображения, измеренные плотность, давление, температура атмосферы, количество водяного пара, проведены нефелометрические измерения частиц облаков, измерения освещенности в различных участках спектра. Для измерений характеристик грунта помимо гамма-спектрометра использовался радиационный измеритель плотности. Искусственные спутники позволили получить телевизионные изображения облачного слоя, изучить распределение температуры по верхней границе облаков, спектры ночного свечения планеты, провести исследования водородной короны, многократное радиопросвечивание атмосферы и ионосферы, измерение магнитных полей и околопланетной плазмы. Большой интерес вызвали грозы и молнии, которые происходят в слое облаков. Данные оптических измерений показали, что энергетические характеристики венерианских молний в 25 раз превосходят параметры земных молний.

1978 г. с помощью АМС "Венера-11" и "Венера-12" исследовали химический состав нижней атмосферы планеты методами масс-спектрометрии, газовой хроматографии, оптической и рентгеновской спектроскопии. Была измерена количество азота, оксида углерода, двуокиси серы, водяного пара, серы, аргона, неона и определены изотопные отношения аргона, неона, кислорода, углерода, обнаружены хлор и сера в частицах облаков, получены детальные данные по поглощению солнечного излучения на различных высотах в атмосфере, необходимые для изучения теплового режима. Были зарегистрированы импульсы электромагнитного излучения, указывающие на существование электрических зарядов в атмосфере наподобие земных молний. В составе верхней атмосферы было обнаружено углекислый газ (96% по объему), азот (4%), оксид углерода, двуокись серы, кислорода практически не оказалось, содержание водяного пара колебался от 0,1-0,4% под слоями облаков до 15 -30% выше них. Наземными спектроскопическими исследованиями найдены также молекулы хлороводорода (НСl). Температура атмосферы у поверхности планеты (на уровне, соответствующем радиусу 6052 км) составила 735 ? К, давление 9 МПа, плотность газа оказалась в 60 раз больше, чем в земной атмосфере.

Одновременно с советскими АМС проходила работа американского проекта "Пионер-Венера", состоявший из спутника и четырех атмосферных зондов. На поверхность Венеры в четырех разных точках совершили посадку один большой и три малых зонда (большой и один малый на дневную сторону, 2 других малых - на ночную поверхность). Задачей эксперимента было исследование структуры, химического состава, оптических свойств и теплового режима атмосферы, свойств облаков. Были также проведены измерения нейтрального и ионного состава верхней атмосферы, плазменные и магнитные измерения, исследован рельеф значительной части планеты. 1982 года с помощью АМС "Венера-13" и "Венера-14" были впервые получены цветные панорамы поверхности планеты. Спускаемый аппарат провели бурение грунта (при температуре 470 ? C и давлении около 93 атм.). Раскаленный грунт, добытый буровой установкой, транспортировался сложной системой трубопроводов внутрь прочного корпуса спускаемого аппарата, где был проведен его химический анализ. Анализ позволил определить содержание в грунте окислов магния, алюминия, кремния, железа, калия, кальция, титана и магния. Впервые измерены электропроводность и механическую прочность грунта, а также был выполнен простейший сейсмический эксперимент. В программе атмосферных измерений входило измерение содержания инертных газов - аргона, неона, криптона, ксенона - и большинства их изотопов, что позволило бы понять процесс формирования атмосферы Венеры.

1983 года с помощью АМС "Венера-15" и "Венера-16" были впервые получены радиолокационные изображения северной приполярной области Венеры. На изображениях хорошо видны кратеры, гряды, возвышенности, крупные разломы, горные хребты. Именно тогда впервые было зафиксировано такие структуры как арахноидит.

1984 года с интервалом в 6 суток в СССР были запущены одинаковые АМС "Вега-1" и "Вега-2", оборудованные спускаемый аппарат. Целью запуска было изучение кометы Галлея пролетными аппаратами с расстояния около 10 тыс. км. 1985 года впервые в атмосфере Венеры наполнили гелием оболочки аэростатных зондов (диаметром 3,4 м). Программа АМС серии "Вега" позволила впервые осуществить уникальный эксперимент по прямому измерению скорости ветра верхушки венерианского облачного покрова.


4. Геология

Лавовые потоки
Вулкан на Венере

Из анализа изображений определились основные черты геологии планеты. Было установлено, что в зоне съемки наиболее распространены равнины нескольких типов, образованные наслоениями вулканических лав. Морфология лавовых потоков в сочетании с результатами определения химического состава в местах посадки космических аппаратов серии "Венера" ​​- "Вега" свидетельствуют о том, что это - базальтовые лавы, широко распространенные на Земле, Луне, и, видимо, на Меркурии и Марсе. В пределах этих равнин наблюдаются специфические кольцевые вулканотектонични структуры поперечником в сотни километров, получившие название "венцов". Среди равнин находятся "острова" и "континенты" сильно пересеченной местности, не типичной для других планет. Структурный рисунок такой поверхности, обусловленный пересечениями многочисленных тектонических разломов, напоминает вид черепичной кровли, а потому местность этого типа получила название "тессера", что по-гречески означает "черепица".

Анализ данных "Венеры-15, 16" привел к выводу о том, что в пределах зоны съемки нет признаков " тектоники плит "- типичной для Земли глобальной организации геологической активности, для которой характерно разделение верхней жесткой оболочки - литосферы - на несколько крупных плит, которые перемещаются горизонтально одна по другой. Главной движущей силой вулканических тектонических процессов на Венере, по результатам анализа данных "Венеры-15, 16", являются вертикальные, восходящие и нисходящие, передвижение вещества недр планеты за счет тепловых неоднородностей - так называемых "горячих пятен". Горячие пятна существенны и в геологии Земли, но роль их все-таки второстепенна.

Результаты съемки "Венеры-15, 16" привели к открытию ключевых элементов геологии Венеры. Впервые в этой области на смену догадкам пришло твердое знание.

Было установлено, что эндогенные геологические процессы - базальтовый вулканизм и разломная тектоника - господствуют над экзогенными процессами. Hе обнаружено никаких последствий деятельности жидкой воды на планете. Це обставина й деякі особливості розподілу ударних кратерів за розміром показали, що умови, близькі до сучасних, були на Венері протягом усього простеженого в глиб часу проміжку геологічної історії планети.


5. Поверхность

Панорама поверхні

У зоні зйомки "Венери-15, −16" було виявлено близько 150 ударних кратерів діаметром від 8 до 140 км. Знаючи, хоча і дуже приблизно, частоту зіткнень із Венерою астероїдів і комет, за кількістю кратерів на одиницю площі поверхні можна приблизно оцінити середній вік геологічних утворень у зоні зйомки. Його було визначено у 0,5-1 млрд. років. Це відрізняє Венеру від Землі, де 2/3 твердої поверхні складає дно океанів з віком осаду на базальтових підстилках, молодшим за 100-200 млн. років. Великий вік поверхні свідчить про дуже низьку інтенсивність змін різних форм рельєфу вітровою чи акумуляційною ерозією, хімічним вивітрюванням та іншими поверхневими факторами.

І рівнини, і тесери розсічено протяжними (тисячі кілометрів), складно побудованими жолобами, утвореними роями тектонічних розламів. По топографією і морфологією вони схожі на так звані рифтові зони Землі і, вочевидь, мають таку ж природу [ Джерело? ].

Вулкан

Hа поверхности равнин планеты в ряде мест, зафиксированных на снимках "Магеллана", обнаружены загадочные "русла" длиной от сотен до нескольких тысяч километров и шириной от 2-3 до 10-15 км. Они имеют типичные признаки долин, прорезанных течением жидкости, - меандровидни извилины, разделение и восхождение отдельных "рукавов", а иногда - что-то вроде дельты рек. В начале длинного русла, названного долиной Балтис, длиной около 7000 км с очень умеренной (2-3 км) шириной находится вулкан поперечником около 100 км. Морфология его - типичная для базальтовых вулканов.

Залишається загадкою, яка рідина прорізала ці русла. Найпростіше було б вважати, що вони - результат термічної ерозії потоком базальтової лави. Але розрахунки доводять, що у потоку базальтової лави не вистачить запасу тепла на шлях довжиною 7000 км. Імовірніше за все це, наприклад, дуже перегріті коматіїтові лави або ще екзотичніші рідини на зразок розплавленої сірки з розчиненими в ній сульфідами [5] чи рідкої суміші карбонатитів та розплавленої сірки [6].

Відкриті під час зйомки "Венери-15, −16" кільцеві структури вінців на знімках "Магеллана" визначили істотні деталі їх будови. Кільцеве обрамлення цих структур, зазвичай поперечником від 150 до 1000 км, складалося із систем густої чи розрідженої тріщинуватості широких чи вузьких гряд із загальним концентричним чи радіально-концентричним малюнком. Частина цих структурних елементів молодша за вік навколишніх рівнин, частина - старіша, що свідчить про багатоактний характер утворення вінців. Аналогів вінців Венери на інших планетах земної групи невідомо. Hа знятих "Магелланом" 98% поверхні планети пощастило знайти близько 930 ударних кратерів діаметром від 2 до 280 км. Hа його знімках можна побачити деякі несподівані аспекти процесу утворення ударних кратерів в умовах Венери.

Виявилося, що в багатьох кратерів частина викидів поводить себе як плинна субстанція, утворює спрямовані, зазвичай в один бік від кратера, великі потоки довжиною в десятки кілометрів, а іноді й більше. Незрозуміло, що тече - перегрітий ударом базальт чи суспензія тонкоуламкуватої твердої речовини і крапель розплаву, зважених в густому (65 кг/м 3) газі приповерхневої атмосфери.

Важливою властивістю популяції венеріанських ударних кратерів є характер їх розподілу на поверхні, що ніяк не відрізняється від випадкового, а також те, що більшість кратерів, вочевидь, не затоплено лавами з навколишніх рівнин, не порушено навколишніми тектонічними деформаціями, і вони виглядають "накладеними" як на рівнини, так і на тесери. Це може означати, що більша частина спостережуваних вулканічних і тектонічних рельєфів поверхні Венери сформувалася до початку нагромадження кратерної популяції, за порівняно короткий проміжок часу 300-500 млн. років тому. Але одночасно це означає, що вулканічні і тектонічні утворення, на які накладено кратери, сформувалися дуже швидко. Час утворення має бути набагато меншим за 300-500 млн. років, тому, що інакше кількість кратерів на старих і молодих ділянках помітно відрізнялася б і їх розподіл на поверхні не був би випадковим.


См.. также

Примечания

  1. "The MeanPlane (Invariable plane) of the Solar System passing through the barycenter" - home.comcast.net/~kpheider/MeanPlane.gif. 2009-04-03 . http://home.comcast.net/~kpheider/MeanPlane.gif - home.comcast.net/~kpheider/MeanPlane.gif . Процитовано 2009-04-10 . (produced with Solex 10 - chemistry.unina.it/~alvitagl/solex/ written by Aldo Vitagliano; сee also незмінної площини)
  2. а б Seidelmann P. Kenneth, Archinal, BA; A'hearn, MF; et al. Report of the Iа. о./IAGWorking Group on cartographic coordinates та rotational elements: 2006 - adsabs.harvard.edu/doi/10,1007/s10569-007-9072-y // Celestial Mechanics та Dynamical Astronomy. - 90. - (2007): 155?180. DOI : 10,1007/s10569-007-9072-y - dx.doi.org/10,1007/s10569-007-9072-y. Переглянуто: 2007-08-28.
  3. "Report on the Iа. о./IAG Working Group on cartographic coordinates та rotational elements of the planets та сatellites" - www.hnsky.org/iau-iag.htm. International Astronomical Union. 2000 . http://www.hnsky.org/iau-iag.htm - www.hnsky.org/iau-iag.htm . Процитовано 2007-04-12 .
  4. "Venus: Facts & Figures" - sse.jpl.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Venus&Display=Facts&System=Metric. NASA . http://sse.jpl.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Venus&Display=Facts&System=Metric - sse.jpl.nasa.gov/planets/profile.cfm?Object=Venus&Display=Facts&System=Metric . Процитовано 2007-04-12 .
  5. John S. Lewis, Physics and Chemistry of the Solar System - books.google.com.ua/books?id=uY79k7Nx-egC&pg=PA543&lpg=PA543&dq=liquid sulfur sulfur Venus&f=false, 2nd Edition, pp.542-543.
  6. Ronald Greeley, Lava Tubes in the Solar System - vulcanospeleology.org/sym06/ISV6x34.pdf, 6th International Symposium on Vulcanospeleology, p. 229.

Литература

  1. (Рус.) Ксанфомалити Л. В. Планета Венера. - М., 1985.
  2. (Рус.) Кузьмин А. Д., Маров М. Я. Физика планеты Венера. - М., 1974.
  3. (Рус.) Первые панорамы поверхности Венеры / Под ред. М. В. Келдыша. - М., 1979.
  4. (Рус.) Сурков Ю. А. Космохимические исследования планет и спутников. - М., 1985.
  5. (Рус.) Флоренский К. П., Базилевский А. Т., Бурба Г. А. и др. Очерки сравнительной планетологии. - М., 1981.
  6. (Англ.) Basilevsky AT, Head JW The geology of Venus. Annual Review of Earth and Planetary / / Science. 1988.
  7. (Англ.) Basilevsky AT, Head JW Venus: Timing and rates of geologic activity // Geology. 2002. V. 30. № 11.
  8. (Англ.) Florensky CP, Basilevsky AT, Kryuchkov VP et al. Venera 13 and Venera 14: Sedimentary rocks on Venus? // Science. 1983. V. 221. № 4605.
  9. (Англ.) Phillips RJ, Hansen VL Geological evolution of Venus: Rises, plains, plumes, and plateaus // Science. 1998.
  10. (Англ.) Price M., Suppe J. Young volcanism and rifting on Venus // Nature. 1994. V. 72.
  11. (Англ.) Solomon SC, Bullock MA, Grinspoon DH Climate change as a regulator of tectonics on Venus // Science. 1999. V. 226.

код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам