Венера

ВЕНЕРА, вторая по расстоянию от Солнца планета Солнечной системы, астрономический знак ?. Наряду с Меркурием, Землёй и Марсом принадлежит к семейству планет земной группы. Венера - наиболее яркое (после Солнца и Луны) светило неба. Угловое расстояние Венеры от Солнца для земного наблюдателя не превышает 48°, поэтому планета видна только в течение некоторого времени после захода Солнца («вечерняя звезда», античное имя Hesper, Vesper) либо незадолго до его восхода («утренняя звезда», античное имя Phosphor, Lucifer). Венера, так же как и Луна, имеет фазы (открыты Г. Галилеем в 1610). Угловой диаметр Венеры при наблюдении с Земли изменяется от 10" (в верхнем соединении) до 64,5" (в нижнем соединении).

Общая характеристика планеты. Орбита Венеры близка к круговой, средний радиус орбиты 108,2 миллионов км (0,723 а. е.), эксцентриситет 0,0068, наклон плоскости орбиты к эклиптике 3°23,65’. Солнечная постоянная 2,62 кВт/м². Вращение Венеры близко к синхронному - период обращения вокруг Солнца (сидерический период) составляет 224,7 земных суток, в то же время собственное вращение планеты чрезвычайно медленное - 243 земных суток, причём направление этого вращения обратно направлению вращения планеты вокруг Солнца. Такие характеристики вращения планеты приводят к тому, что солнечные сутки на Венере (время между двумя восходами Солнца) составляют около 117 земных суток.

Из всех планет земной группы Венера по своим размерам наиболее похожа на Землю. Средний радиус Венеры на экваторе 6051,5 км (95% земного радиуса). Масса 4,87·10²⁴ кг (81,5% массы Земли). Средняя плотность 5,24 г/см³, ускорение свободного падения на экваторе 8,87 м/с² (для Земли 5,97 г/см³ и 9,78 м/с² соответственно). Первая космическая скорость на Венере 6,2 км/с, вторая - 10,2 км/с. Венера не имеет собственного магнитного поля. У планеты нет естественных спутников. У Венеры имеется плотная атмосфера; планета окружена сплошным облачным покровом с высокой отражательной способностью (интегральное сферическое альбедо 0,75).

Поверхность Венеры. Более 80% поверхности Венеры занимает равнина. На равнинах имеются возвышенные образования - «острова» и «континенты», на которых присутствуют нерегулярные структуры (так называемые тессеры), кольцевые образования («короны») и множество других структур, вызванных тектоническими деформациями. Наиболее значительное возвышенные образования - Земля Иштар (Ishtar Terra) и Земля Афродиты (Aphrodite Terra). Земля Иштар находится в северной части планеты, по площади близка к площади Австралии; здесь расположено несколько крупных гор, включая самую высокую на планете гору Максвелла, вершина которой находится на уровне 11 км над средней поверхностью планеты. Земля Афродиты находится вблизи экватора, по площади приблизительно в два раза превышает Землю Иштар. На поверхности Венеры обнаружено большое число вулканов, в основном в экваториальной области. Высота крупных вулканов 1-2,5 км. На Венере около 1000 ударных кратеров. Диаметр наибольшего кратера 270 км, наименьшего - 1,5 км. Распределение кратеров и тектонических образований свидетельствует о том, что средний возраст поверхности планеты составляет 500-800 миллионов лет. Химический состав грунта в местах посадки космических аппаратов соответствует земным базальтовым породам и указывает на их вулканическое происхождение.

Атмосфера Венеры. Существование атмосферы Венеры открыл М. В. Ломоносов в 1761 году по наблюдениям прохождения планеты по диску Солнца. Спектроскопические наблюдения, выполненные в 1932 году, позволили надёжно определить основной компонент атмосферы - диоксид углерода СО₂. Позднее наземные измерения в ИК и УФ областях спектра выявили присутствие в атмосфере в небольших количествах паров воды Н₂О, монооксида углерода СО, хлороводорода НСl, фтороводорода HF. В 1974 году анализ результатов поляризационных измерений и ИК-спектров привёл к выводу, что облака Венеры, находящиеся на высоте 60-70 км, представляют собой микроскопические капельки концентрированной серной кислоты Н₂SO₄.

Исследования с помощью космических аппаратов подтвердили, что основной составляющей (около 96%) атмосферы Венеры является СО₂, второй по распространённости газ - азот N₂ (около 4%). Атмосферное давление у поверхности планеты 9,5 МПа (в 95 раз выше, чем у поверхности Земли). Температура у поверхности очень высокая - среднее значение 740 К. Такие условия на Венере оказались неожиданными. Несмотря на близость Венеры к Солнцу, из-за высокой отражательной способности облаков только около 25% солнечного излучения проникает через атмосферу. Однако чрезвычайно высокая температура на поверхности планеты объясняется очень эффективным парниковым эффектом из-за содержания в атмосфере молекул СО₂, SO₂, Н₂О, которые поглощают ИК-излучение, и облаков, задерживающих тепловое излучение внутренних слоёв атмосферы. Парниковый эффект вызывает увеличение температуры у поверхности приблизительно на 500 градусов (в сравнении с ожидаемой температурой поверхности планеты без атмосферы). Другой особенностью Венеры является её сухость - при высокой температуре вода не может существовать на поверхности, но и в атмосфере Венеры обнаружено очень небольшое количество водяного пара.

В тропосфере (от поверхности до высоты около 60 км) температура и давление с высотой падают и на границе тропосферы составляют 260 К и 20 кПа соответственно. Облака имеют слоистую структуру. Высота их нижней границы 47 км, верхней - около 70 км от поверхности планеты. В верхней части облаков преобладают частицы, состоящие из 75%-ного раствора серной кислоты. Выше облачного покрова (до высоты около 120 км) находится область, называемая стратосферой (или мезосферой). Здесь находится температурный минимум атмосферы - около 170 К. Выше стратосферы расположена термосфера. В этих областях атмосфера очень разрежена, температура варьируется в широких пределах, увеличиваясь с высотой до 400 К на дневной стороне и немного уменьшаясь с высотой на ночной стороне планеты.

Из-за медленного вращения планеты, практически круговой орбиты и малого наклонения оси вращения сезонные и климатические изменения на Венере малы. Общая циркуляция атмосферы имеет сложный и необычный характер; на высотах 40-80 км атмосферные потоки движутся с большой скоростью (около 100 м/с) параллельно экватору в направлении собственного вращения планеты (противоположном движению планеты вокруг Солнца). Этот эффект называют глобальной суперротацией. В результате период обращения облаков вблизи плоскости экватора составляет 4-5 земных суток. Существует также меридиональная циркуляция атмосферы Венеры со скоростью около 5 м/с в каждой полусфере. Вблизи полюсов Венеры развиваются долгоживущие вихревые структуры радиусом до 1000 км.

Ионосфера Венеры. На высотах свыше 120 км атмосфера Венеры ионизуется УФ-излучением Солнца и потоками заряженных частиц солнечного и космического происхождения; формируется ионосфера планеты. Максимум плотности ионосферы Венеры на дневной стороне около 10⁶ частиц/см³ на высоте 140 км. Параметры ионосферы изменяются с изменением солнечной активности. Ионосфера Венеры является препятствием для набегающего потока солнечного ветра (у Венеры средняя плотность солнечного ветра 15 частиц/см³, скорость около 440 км/с). При взаимодействии солнечного ветра с ионосферой образуется ударная волна, после прохождения которой скорость солнечного ветра падает до 100 км/с и он отклоняется, огибая ионосферу Венеры. Форма ударной волны у Венеры подобна форме ударной волны у Земли, однако механизмы взаимодействия солнечного ветра с ионосферами Венеры и Земли кардинально отличаются: у Венеры взаимодействие солнечного ветра с ионосферой происходит в отсутствие магнитного поля планеты; у Земли солнечный ветер взаимодействует с магнитным полем планеты, образуя обширную магнитосферу.

Космические исследования Венеры. Современные знания об атмосфере и поверхности Венеры получены в период с 1966 по 1994 годы по данным 16 советских космических аппаратов серии «Венера», двух космических аппаратов «Вега», а также американских аппаратов «Mariner 2, 5, 10», «Pioneer Venus» и «Magellan». Исследования состава внутренних слоев атмосферы, параметров её вертикального профиля и условий на поверхности планеты стали возможны только с использованием космических зондов, вошедших в её атмосферу и достигших поверхности. Информация о поверхности Венеры получена двумя методами - панорамные изображения поверхности и исследование состава пород в местах посадки зондов; глобальное картирование поверхности Венеры с помощью радара. Зондирование рельефа поверхности с помощью радара возможно на тех длинах волн электромагнитного излучения, для которых атмосфера прозрачна (сантиметровый диапазон длин волн).

11.4.2006 на орбиту искусственного спутника Венеры вышел космической аппарат «Venus Express» Европейского космического агентства, запущенный 9.11.2005 с космодрома Байконур. Аппарат предназначен для комплексных исследований атмосферы и климата планеты, её плазменной оболочки, радиолокационного зондирования подповерхностных слоёв Венеры, поиска её вулканической активности.

Лит.: Venus / Ed. by D. М. Hunten е. а. Tucson, 1983; Ксанфомалити Л. В. Планета Венера. М., 1985; Планета Венера. М., 1989; Venus II / Ed. by S. W. Bougher е. а. Tucson, 1997.