Параметры орбиты, наблюдение.

Введение

Венера по размерам и массе почти одинакова с Землей. Ещё и его современники обнаружили наличие у Венеры атмосферы. Ломоносов правильно полагал, что атмосфера Венеры плотнее, чем земная.

Планета Венера

По своему философскому значению это открытие равноценно обнаружению Галилеем землеподобного рельефа у поверхности Луны. Это открытие Ломоносов сделал 24 июня 1761 г., во время прохождения Венеры по диску Солнца. В ожидании редкого явления множество телескопов было нацелено на солнечный диск. Надо было уловить моменты контактов дисков планеты и Солнца. Это позволяло уточнить расстояние до Солнца. При вхождении Венеры на диск Солнца Ломоносов отметил легкое затуманивание солнечного края; когда же планета подходила к другому краю диска, на нем сначала возникла выпуклость («пупырь»), а затем - «срез». Немало астрономов отметили те же явления, но Ломоносов первым объяснил их. «По сим примечаниям,- писал он, - планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), каковая обливается около нашего шара земного». В 1769 г. аналогичное объяснение описанному явлению дал английский астроном Н. Маскелин, а позднее и другие (В. Гершель, И. Шретер).

Орбита Венеры. Основные параметры орбиты.

Орбита Венеры расположена ближе к Солнцу, чем орбита Земли. Когда находится с противоположной стороны, освещён весь её диск, а когда она расположена между Землей и Солнцем, мы видим только часть освещенного Солнцем полушария. По этой причине у Венеры, как и у Меркурия и Луны , имеются различные фазы в зависимости от её местоположения на орбите.

Венера имеет почти круговую орбиту , которую она обходит за 225 земных суток на расстоянии 108,2 млн. км от Солнца (0,7233 а.е.). Поворот вокруг оси Венера совершает за 243 земных дня (сидерический круговой период - 243,01 дня) - максимальное время среди всех планет солнечной системы. Вокруг своей оси Венера вращается в обратную сторону , то есть в направлении, противоположном движению по орбите. Если придерживаться общепринятой теории образования планет Солнечной системы, следует ожидать вращения всех планет в одну сторону как по орбитам, так и вокруг своих осей. Объяснить имеющиеся исключения (орбиты Венеры а также Урана) можно столкновениями этих планет на ранних стадиях формирования с крупными небесными телами. Предполагается, что масштабные катастрофические столкновения небесных тел могли привести к изменениям ориентации оси вращения этих планет.
Такое медленное, и притом обратное, вращение планеты Венера означает, что, если смотреть с Венеры, Солнце восходит и заходит всего лишь два раза за год, поскольку венерианские сутки равны 117 нашим.
Венера подходит к Земле на расстояние 40 млн. км - ближе, чем любая другая планета. По своим размерам Венера лишь немного меньше Земли, и масса у неё близка к земной. По этим причинам Венеру иногда называют близнецом или сестрой Земли. Однако, поверхность и атмосфера этих двух планет совершенно непохожи. На Земле есть ре́ки, озера, океаны и атмосфера, пригодная для дыхания. Венера - обжигающе горячая планета с плотной атмосферой, которая была бы губительной для человека.
Средняя скорость обращения приблизительно 35,03 км/с (по данным J. Kelly Beatty and Andrew Chaikin, Cambridge University Press and Sky Publishing Corp., 1990 © Sky Publishing Corp).
Плоскость орбиты Венеры отклоняется на 3,394° по отношению к эклиптике. И когда планета проходит между Землей и Солнцем, она оказывается на севере или на юге от Солнца.
Ось вращения Венеры почти перпендикулярна к плоскости её орбиты, так что северное и южное полушария планеты всегда освещаются Солнцем одинаково, т.е. на Венере отсутствуют времена года.

Транзиты Венеры

Орбита Венеры намного протяжённее и поэтому её транзиты случаются реже. В среднем - два раза в столетие с промежутком между ними примерно в 8 лет. Вот почему с момента изобретения телескопа астрономам удалось наблюдать транзиты Венеры лишь 7 раз: в 1631, 1639, 1761, 1769, 1874, 1882, 2004 годах. Транзиты Венеры возможны только в начале декабря и в июне, когда один из узлов орбиты планеты оказывается перед Солнцем. И происходит это с периодичностью для одного узла 8 и 121,5 года и для другого - 8 и 105,5 года. Ближайший транзит состоялся 6 июня 2012 года. Транзиты, как и полные солнечные затмения, - это локальные феномены, то есть они видны лишь на некоторых территориях Земли.

Наблюдение Венеры

Венера - самый яркий объект на небе после Солнца и Луны и поэтому Венера может быть найдена даже днем. Венеру обычно видно вечером после захода Солнца или утром перед восходом Солнца на фоне зари.

Найти Венеру на небе проще, чем любую другую планету. Поскольку орбита Венеры ближе к Солнцу, чем земная, то в нашем небе Венера никогда сильно не удаляется от Солнца. Каждые семь месяцев в течение нескольких недель Венера представляет собой самый яркий объект в западной части неба по вечерам. Поэтому в этот период её ещё называют "вечерней звездой". В эти периоды видимый блеск Венеры в 20 раз превосходит блеск Сириуса, самой яркой звезды северного неба. Три с половиной месяца спустя Венера восходит на три часа раньше Солнца, становясь сверкающей "утренней звездой" восточной части неба. Венеру можно наблюдать примерно через час после захода Солнца или за час до восхода. Максимальный угол между Венерой и Солнцем никогда не превосходит 47°. Две точки на орбите, в которых угол достигает этой величины, называются наибольшей восточной и наибольшей западной элонга́циями. Если только небо чистое, в течение двух-трех недель вблизи этих точек Венеру невозможно не обнаружить. Нетрудно заметить, что Венера, подобно Луне, имеет фазы. В точках наибольшей элонгации планета выглядит, как крошечная Луна в фазе полудиска. По мере приближения Венеры к Земле, её видимый размер с каждым днём несколько увеличивается, а форма постепенно изменяется до узкого серпа. Но никаких особенностей поверхности планеты нельзя разглядеть из-за плотной облачности.

Планета Венера — наша ближайшая соседка. Венера подходит к Земле ближе, чем любая другая планета, на расстояние 40 млн км и ближе. Расстояние от Солнца до Венеры составляет 108 000 000 км, или 0,723 а.е.

Размеры Венеры и масса близки к земным: диаметр планеты всего на 5 % меньше диаметра Земли, масса — 0,815 массы Земли, сила тяжести — 0,91 земной. При этом Венера очень медленно вращается вокруг своей оси в направлении, обратном вращению Земли (т. е. с востока на запад).

Несмотря на то, что в XVII-XVIII вв. различные астрономы неоднократно сообщали об открытии естественных спутников Венеры. В настоящее время известно, что таковые у планеты отсутствуют.

Атмосфера Венеры

В отличие от других планет земной группы, изучение Венеры с помощью телескопов оказалось невозможным, так как еще М. В.Ломоносов (1711 — 1765) , наблюдая 6 июня 1761 г. прохождение планеты на фоне Солнца, установил, что Венера окружена «знатною воздушною атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного».

Атмосфера планеты простирается до высоты 5500 км, а ее плотность в 35 раз превосходит плотность земной. Атмосферное давление в 100 раз выше чем на Земле, и достигает 10 млн Па. Строение атмосферы этой планеты представлено на рис. 1.

Последний раз прохождение Венеры на фоне диска Солнца в России астрономы, ученые и любители, смогли наблюдать 8 июня 2004 г. А 6 июня 2012 г. (т. е. с 8-летним интервалом) этот удивительный феномен можно будет наблюдать снова. Последующее прохождение состоится только через 100 лет.

Рис. 1. Строение атмосферы Венеры

В 1967 г. советский межпланетный зонд «Венера-4» впервые передал сведения об атмосфере планеты, которая на 96 % состоит из углекислого газа (рис. 2).

Рис. 2. Состав атмосферы Венеры

Из-за высокой концентрации углекислого газа, который подобно пленке удерживает тепло у поверхности, на планете наблюдается типичный парниковый эффект (рис. 3). Благодаря парниковому эффекту возле поверхности Венеры исключено всякое существование жидкой воды. Температура воздуха на Венере составляет примерно +500 °С. В таких условиях органическая жизнь исключается.

Рис. 3. Парниковый эффект на Венере

22 октября 1975 г. советский зонд «Венера-9» совершил посадку на Венере и впервые передал на Землю телерепортаж с этой планеты.

Общие характеристики планеты Венера

Благодаря советским и американским межпланетным станциям в настоящее время известно, что Венера — планета со сложным рельефом.

Здесь обнаружены гористые участки местности с перепадом высот 2-3 км, вулкан с диаметром основания 300-400 км и вы
сотой около 1 км, огромная котловина (протяженностью 1500 км с севера на юг и 1000 км с запада на восток) и относительно ровные участки. В приэкваториальной области планеты имеется более 10 кольцевых структур, подобных кратерам Меркурия, диаметром от 35 до 150 км, но сильно сглаженных и плоских. Кроме этого, в коре планеты есть разлом длиной 1500 км, шириной 150 км и глубиной около 2 км.

В 1981 г. станции «Венера-13» и «Венера-14» исследовали образцы грунта планеты и передали на землю первые цветные фотографии Венеры. Благодаря этому мы знаем, что поверхностные породы планеты близки по составу к земным осадочным породам, а небо над горизонтом Венеры оранжево-желто-зеленое.

В настоящее время полеты людей на Венеру маловероятны, но на высоте 50 км от планеты температура и давление близки к условиям на Земле, поэтому здесь возможно создание межпланетных станций для изучения Венеры и для подзарядки космических кораблей.

Характеристики планеты:

Расстояние от Солнца: 108.2 млн км
Диаметр планеты: 12 103 км
Сутки на планете: 243 суток 14 мин *
Год на планете: 224,7 суток *
t° на поверхности: +470 °C
Атмосфера: 96% углекислый газ; 3,2% азот; есть немного кислорода
Спутники: не имеет

* период вращения вокруг собственной оси (в земных сутках)
** период обращения по орбите вокруг Солнца (в земных сутках)

Венеру очень часто называют «сестрой» Земли, поскольку их размеры и масса очень приближены друг к другу, но существенные отличия наблюдаются в их атмосфере и поверхности планет. Ведь если большая часть Земли покрыта океанами, то на Венере увидеть воду просто невозможно.

Презентация: планета Венера

По предположениям ученых когда-то поверхность планеты была также представлена водным пространством, но в определенный момент произошло сильное повышение внутренней температуры Венеры и все океаны попросту испарились, а пары были унесены в космос солнечным ветром.

Венера является второй по степени близости к Солнцу планетой, имеющей форму орбиты, приближенную к идеальному кругу. Она находится от Солнца на расстоянии 108 миллионов километров. В отличие от большинства планет Солнечной системы ее движение происходит в противоположном направлении, не с запада на восток, а с востока на запад. При этом поворот Венеры по отношению к Земле происходит за 146 суток, а оборот вокруг собственной оси совершается на протяжении 243 суток.

Радиус Венеры составляет 95 % от земного и равен 6051,8 км, из которых толщина коры занимает порядка 16 км, а силикатная оболочка, называемая мантией, - 3300 км. Под мантией находится железное ядро, не имеющее магнитного поля, на которое приходится четверть массы планеты. В центре ядра плотность составляет 14 г/см 3 .

Полноценно изучить поверхность Венеры стало возможным только с появлением методов радиолокации, благодаря чему были выявлены крупные возвышенности, которые по величине можно сравнить с земными материками. Порядка 90 % поверхности покрыто базальтовой лавой, находящейся в застывшем состоянии. Особенностью планеты являются многочисленные кратеры, образование которых можно отнести к тому времени, когда плотность атмосферы была значительно ниже. На сегодняшний день давление у самой поверхности Венеры составляет порядка 93 атм., при этом у поверхности температура достигает 475 о С, на высоте около 60 км она находится в диапазоне от -125 до -105 о С, а в районе 90 км начинается опять ее увеличение до 35-70 о С.

У поверхности планеты дует слабый ветер, который с увеличением высоты до 50 км становится очень сильным и составляет порядка 300 метров в секунду. В атмосфере Венеры, простирающейся до высоты 250 км, наблюдается такое явление, как гроза, причем происходит оно в два раза чаще, чем на Земле. На 96 % атмосфера состоит из углекислого газа и всего на 4% из азота. Остальные элементы практически не наблюдаются, содержание кислорода не превышает 0,1%, а пары воды составляют не более 0, 02%.

Для человеческого глаза Венера является хорошо различимой даже без телескопа, особенно через час после захода Солнца и примерно за час до его восхода, поскольку плотная атмосфера планеты хорошо отражает свет. С помощью телескопа можно легко проследить за изменениями, происходящими с видимой фазой диска.

Исследования с помощью космических аппаратов проводились еще с семидесятых годов прошлого века разными странами, но первые фотографии были получены только в 1975 году, в 1982 году были получены первые цветные изображения. Сложные условия на поверхности не позволяют проводить работу дольше, чем в течение двух часов, но сегодня планируется осуществить в ближайшем будущем отправку российской станции с зондом, который сможет проработать около месяца.

Четыре раза в 250 лет происходит прохождение Венеры по диску Солнца, которое в ближайшем будущем ожидается теперь только в декабре 2117 года, поскольку последний раз явление наблюдалось в июне 2012 года.

Венера - вторая планета от Солнца и самая близкая к Земле. Это самый яркий из небесных объектов (после Солнца и Луны). Видна Венера либо в сумерках, либо утром.

Из всех планет Солнечной системы Венера по размерам и структуре больше всего похожа на Землю. Имея диаметр 12 100 км, она является "близнецом" нашей планеты. Но, несмотря на эту близость, маловероятно, что космонавты смогут когда-нибудь высадиться на ее поверхность. Чрезвычайно высокая температура и плотная атмосфера не позволяют человеку находиться там даже короткое время.

У Венеры свои, совершенно особые, характеристики в Солнечной системе. Из всех планет Венера единственная, кроме Урана, которая вращается вокруг своей оси с востока на запад. Обычно планеты вращаются вокруг своей оси в том же направлении, в котором происходит их обращение вокруг Солнца, то есть с запада на восток. "Обратное" вращение Венеры астрономы называют ретроградным.

Кроме того, период вращения планеты Венера достаточно велик, заметно больше периода обращения. Венере требуется 243 сут, для того чтобы совершить полный поворот вокруг оси, и только 225 сут, чтобы пройти полностью почти идеально круглую околосолнечную орбиту.

Это означает, что в отличие от Земли, чье вращение определяет смену дня и ночи, на Венере период, когда Солнце остается над горизонтом, зависит от периода обращения планеты вокруг светила.

Строение Венеры

Считается, что внутренняя структура Венеры похожа на внутреннюю структуру Земли: с корой, мантией из расплавленных материалов и железистого внутреннего ядра. По существующей модели толщина ядра составляет 3200 км, мантии - 2800 км, а коры - 20 км.

Железистое ядро, казалось бы, должно породить магнитное поле, на самом деле оно отсутствует, видимо, из-за особенностей движения планеты. Медленное вращение планеты является объяснением этого феномена, хотя и не совсем убедительным.

А вот солнечный ветер, когда он пробивает верхние слои атмосферы, их ионизирует и формирует атмосферный фронт, создающий магнитное поле удлиненной формы, вытянутое в направлении, противоположном направлению солнечного ветра.

Атмосфера Венеры

Углекислый газ составляет 96,5% общего объема атмосферы, остальные 3,5% составляет азот со следами кислорода, окиси углерода, аргона и серного ангидрида. Кроме того, имеется низкий процент водяного пара.

Возможно, на первых фазах эволюции Земли ее атмосфера была сходна с атмосферой Венеры. Из-за того, что вещества, составляющие венерианскую атмосферу, очень тяжелые, давление на поверхности планеты значительно больше земного атмосферного давления. Оно близко к величине, существующей на Земле на глубине 90 м под водой, - 90-95 атмосфер. Космонавт, оказавшийся на Венере, подвергся бы этой ужасной силе, которая его тут же расплющила бы. А газовая смесь, кроме того, токсична для человека.

Повышенная плотность и особый состав атмосферы вызывают очень мощный парниковый эффект, Нижние слои атмосферы удерживают тепло ток же, как удерживается тепло в оранжерее. Вследствие этого температура доходит до 475°С.

Модули, спущенные с зондов, обнаружили наличие сильных радиоволн, испускаемых электрическими потоками, что явно свидетельствует о том, что и на Венере есть грозы, гораздо более сильные и частые, чем на Земле.

Наблюдения за атмосферой Венеры показали наличие сильнейших ветров в верхних слоях. В этих слоях облака в ретроградном движении совершают полный оборот вокруг планеты за четверо суток, тогда как ее поворот вокруг оси составляет 243 сут. С увеличением высоты снижается температура. Например, на высоте 100 км она составляет -90 °С.

На поверхности Венеры вскоре после ее образования, вероятно, были водные океаны. Но по прошествии времени излучение Солнца (тогда еще очень молодого) было слишком сильным, и океаны стали испаряться, а из каменистой почвы выделялся углекислый газ и распространялся в атмосфере. Со временем парниковый эффект усиливался, температура продолжала возрастать, увеличивая испарение. Вскоре вся вода исчезла с поверхности, а содержание углекислого газа в атмосфере стало очень высоким.

Компьютерная симуляция вида Венеры без облаков (слева) и композитное радарное изображение того же полушария (справа), полученные в ходе миссии Magellan. Центр кадра - 180 градусов восточной долготы (иллюстрация NASA/USGS)

Поверхность Венеры

Поверхность Венеры представляет собой освещенную желтоватым светом каменистую пустыню, где доминируют оранжевый и коричневый цвета почвы. При отсутствии морей можно определить орографические особенности (горы или низины); они стабилизировались на среднем уровне, хотя имеются высокогорные зоны. В рельефе присутствуют холмы, равнины и небольшие горные массивы. Есть также и низины на месте доисторических океанов планеты.

С помощью зондов, в особенности "Магеллана", было открыто, что на Венере имеет место вулканическая деятельность. Это заключение было сделано на основе сканирования некоторых зон, которое показало наличие непрозрачности поверхности, что свидетельствует о присутствии недавно изверженной лавы. И действительно, под воздействием плотной атмосферы планеты поверхностная часть магмы очень быстро подвергается эрозии, выявляя слой сернистого железа, который очень хорошо отражает лучи радара, поскольку является хорошим проводником.

Состав венерианских скал похож на состав земных базальтовых. При этом морфология и результаты тектонической деятельности (кратеры, вулканы, падение метеоритов, землетрясения) настолько разнообразны, что можно предположить очень богатую и бурную геологическую историю.

На Венере можно различить две области, наводящие на мысль о континентах, потому что они находятся на значительной высоте над средним уровнем поверхности. Эти области, Земля Иштар и Земля Афродиты, находятся соответственно в Северном полушарии и южнее экватора, пересекающего Землю Афродиты в северной ее части.

Земля Иштар по размерам чуть меньше Соединенных Штатов, на ней возвышается самая высокая вершина планеты, гора Максвелла, высотой 11 км.

Земля Афродиты чуть больше Африки. Там находится гора Маат, вулкан высотой 8 км, вокруг которого простирается равнина из свежеизверженной лавы, что свидетельствует о наличии на Венере вулканической активности. На этом континенте есть система каньонов тектонического происхождения, тянущихся на сотни километров, глубиной 2-4 км и шириной до 280 км.

Характеристики Венеры

Средняя удаленность от Солнца - 108,2 млн.км (минимальная - 107,4; максимальная - 109)
Экваториальный диаметр - 12 103 км
Средняя скорость орбитального движения вокруг Солнца - 35,03 км/с
Период вращения - 243 сут 00 ч 14 мин (ретроградное)
Период обращения - 224,7 сут
Известные спутники - нет
Масса (Земля = 1) - 0,815
Объем (Земля = 1) - 0,857
Средняя плотность - 5,25 г/см3
Средняя температура на поверхности - около 470 оС
Отклонение оси - 117° 3"
Отклонение орбиты по отношению к эклиптике - 3°4"
Давление на поверхности (Земля = 1) - 90
Атмосфера - углекислый газ (96,5%), азот (3,5%), следы кислорода и других элементов.

Венера - вторая от Солнца и самая близкая к Земле планета. Однако до начала полетов в космос о Венере знали очень мало: вся поверхность планеты закрыта густыми облаками, которые не позволяли ее изучать. Эти облака состоят из серной кислоты, которые сильно отражают свет. Поэтому в видимом свете рассмотреть поверхность Венеры невозможно. Атмосфера Венеры в 100 раз плотнее земной и состоит из углекислого газа. Венера освещается Солнцем не больше, чем Земля освещается Луной в безоблачную ночь. Тем не менее, Солнце так нагревает атмосферу планеты, что на ней всегда очень жарко - температура поднимается до 500 градусов. Причина такого сильного разогрева - парниковый эффект, который создает атмосфера из углекислого газа.

Атмосферу на Венере открыл великий русский ученый М. В. Ломоносов 6 июня 1761 года, когда в телескоп можно было наблюдать прохождение Венеры по диску Солнца. Это космическое явление было заранее вычислено, и его с нетерпением ожидали астрономы всего мира. Но только Ломоносов обратил внимание на то, что при соприкосновении Венеры с диском Солнца вокруг планеты возникло «тонкое, как волос, сияние». Ломоносов дал правильное научное объяснение этому явлению: он счел его результатом рефракции солнечных лучей в атмосфере Венеры. «Планета Венера, - писал он, - окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного».

Давление достигает 92 земных атмосфер. Это значит, что на каждый квадратный сантиметр давит столб газа весом в 92 килограмма. Поперечник Венеры всего на 600 километров меньше земного, а сила тяжести почти такая же, как на нашей планете. Килограммовая гиря на Венере будет весить 850 граммов. Таким образом, Венера очень похожа на Землю размером, силой тяжести и составом, поэтому ее называют "землеподобной" планетой, или "сестрой Земли".

Сравнение размеров
Слева направо: Меркурий, Венера, Земля, Марс

Венера вращается вокруг своей оси в направлении, противоположном направлению других планет Солнечной системы - с востока на запад. Так себя ведет еще только одна планета в нашей системе - Уран.

Один оборот вокруг оси занимает 243 земных суток. А вот венерианский год составляет всего 224,7 земных суток. Получается, что день на Венере длится больше, чем год! На Венере наблюдается смена дня и ночи, а вот смены времен года не бывает.

В наше время поверхность Венеры исследуют как с помощью космических аппаратов, так и с помощью радиоизлучения. Так, обнаружено, что большую часть поверхности Венеры занимают холмистые равнины. Грунт и небо над ней оранжевого цвета. Поверхность планеты изрыта множеством кратеров, возникших от ударов гигантских метеоритов. Диаметр этих кратеров достигает 270 км! Узнали также, что на Венере десятки тысяч вулканов. Последние исследования показали, что часть из них - действующие.

Изображение поверхности Венеры на основе данных радиолокации:
вулканическая гора Маат высотой 8 км

У Венеры нет естественных спутников.

Венера - третий по яркости объект на нашем небе. Венеру называют Утренней звездой, а еще Вечерней звездой, потому что с Земли она выглядит ярче всего незадолго до восхода и заката Солнца (в древности считали, что утренняя и вечерняя Венеры - это разные звезды).

Венера на утреннем и вечернем небосклоне
светит ярче, чем самые яркие звезды

Венера - единственная планета Солнечной системы, которая получила свое имя в честь женского божества - остальные планеты названы в честь богов-мужчин.