Астрономия: Венера, Реферат

               П Л А Н Е Т А 

     Венера - ближайшая соседка  Земли,  вторая  по  порядку

планета  Солнечной системы,  ее среднее расстояние до Солнца

108,2 миллиона километров.  Размеры и массы Венеры  и  Земли

также  очень близки :  радиус Венеры 6051 км (6378 км у Зем-

ли),  масса Венеры составляет  0,815  массы  Земли,  средняя

плотность 5240 кг/м , ускорение  свободного падения на эква-

торе 8,76 м/с ,  что составляет 0,89 земного. После Солнца и

Луны  Венера  является самым ярким светилом на земном небе :

ее звездная величина в максимуме достигает 4,45m, и при бла-

гоприятных  условиях можно даже наблюдать тень от предметов,

создаваемую светом Венеры.  Она совершает один оборот по ор-

бите вокруг Солнца за 225 земных суток. Собственное вращение

Венеры необычно :  длительность одного оборота превышает ве-

нерианский год и равна 243 земным суткам, направление враще-

ния противоположно вращению других планет.  При этом солнеч-

ные  сутки длятся около 117 дней.  Средняя скорость движения

Венеры по орбите 34,99 км/с. Угол между плоскостями экватора

и орбиты равен 25о06, орбита планеты круговая,  и поэтому на

Венере не происходит смены времен года.

     В 1610  году Галилей впервые наблюдал смену фаз у Вене-

ры, т.е.  изменение ее видимой формы от диска до узкого сер-

па. В  1761 году Ломоносов,  наблюдая прохождение планеты по

диску Солнца,  обнаружил у Венеры атмосферу.  Начиная с XVII

века астрономы    не раз пытались "разглядеть" Венеру,  однако

из-за плотного облачного покрова Венера в видимом  диапазоне


                     - 2 -

длин волн представляется однородной.

     Совершенствование техники      астрономических  наблюдений,

использование поляриметрических  и стереоскопических измере-

ний, освоение инфракрасного и  ультрафиолетового  диапазонов

длин волн позволили получить некоторую информацию о характе-

ристиках атмосферы Венеры на уровне верхней границы облаков.

     В двадцатых - тридцатых годах нашего столетия были про-

ведены первые наблюдения Венеры в инфракрасной области      8-13

микрон, позволившие определить температуру атмосферы у верх-

ней границы облаков (Петтит и Никольсон,  1929 год), обнару-

жены полосы  углекислого  газа      (Адамс и Данхэм,  1932 год),

проведены первые  поляриметрические  измерения  (Лио, 1929

год). Дальнейшее развитие наземных спектроскопических наблю-

дений позволило Конну и др.  в 1969 году получить прекрасный

атлас инфракрасных спектров Венеры и других планет со спект-

ральным разрешением порядка 1055, обнаружить линии окиси уг-

лерода, соляной и фтористо-водородной кислот в спектре Вене-

ры и оценить содержание этих компонент. Рядом исследователей

в шестидесятые годы были обнаружены в атмосфере планеты пары

воды.

     До полетов  космических  станций  к Венере единственную

возможность зондирования подоблачной атмосферы планеты      пре-

доставляли радиоастрономические наблюдения в сантиметровом и

дециметровом диапазонах длин волн. Эти наблюдения, выполнен-

ные в конце пятидесятых - начале шестидесятых годов в СССР и

США, а также совместные наблюдения ученых обеих стран  пока-

зали,  что  нижняя  атмосфера Венеры имеет температуру 500 -

700 К или 250-450оС.  Тогда же в 1961-1962 годах в СССР, США


                     - 3 -

и Великобритании была проведена радиолокация Венеры, которая

позволила определить  направление  и  скорость  собственного

вращения, изучить  топографические характеристики поверхнос-

ти, уточнить размер Венеры.

     Хотя наземные астрономические наблюдения Венеры продол-

жают развиваться и поныне,  основная информация об этой пла-

нете за  последние два десятилетия была получена с космичес-

ких аппаратов.

     Первым исследовательским аппаратом, направленным земля-

нами к другой планете,  стала советская автоматическая стан-

ция "Венера-1", стартовавшая 12 февраля 1961 года. Через три

месяца она прошла на расстоянии около 100  тысяч  километров

от Венеры и вышла на орбиту спутника Солнца. Основными зада-

чами станции "Венера-1"  являлись  проверка  методов  вывода

космических объектов на межпланетную трассу, проверка сверх-

дальней радиосвязи и управления станцией,  проведение  физи-

ческих исследований в космосе.

     В декабре 1962 года американский зонд "Маринер-2"      про-

летел на  расстоянии 35 тысяч километров от Венеры,  имея на

борту радиометр сантиметрового диапазона,  магнитометр и ряд

приборов для  исследования  заряженных    частиц в космической

пыли. Магнитное поле не было обнаружено; по данным радиомет-

ра был сделан вывод, что радиоизлучение формируется в нижней

атмосфере Венеры,  а не в  ионосфере,  как  это  допускалось

ранее.

     В 1965 году к "прекраснейшей из  звезд  небесных",  так

назвал Венеру  Гомер,  ушла "Венера-2",  которая провела так

называемые полетные исследования.  Надежно работали  приборы


                     - 4 -

для измерения  космических лучей,  магнитных полей,  потоков

заряженных частиц и микрометеоритов,  радиопередатчики и вся

система передачи результатов научных наблюдений. Расправлен-

ные крылья солнечных батарей  питали  приборы  и  аппаратуру

электроэнергией.

     Основная техническая проблема, стоявшая перед конструк-

торами межпланетной  станции,  заключалась  в обеспечении ее

работы во время спуска в атмосфере Венеры в условиях  огром-

ных температур и давления, а также в период аэродинамическо-

го торможения.

     И вот наступил качественно новый этап: в 1965 году "Ве-

нера-3" впервые достигла поверхности планеты,  а  1967      году

"Венера-4" впервые  осуществила плавный спуск в ее атмосфере

и провела непосредственные  физико-химические  исследования.

Первый в  истории человечества сеанс межпланетной радиосвязи

продолжался 93 минуты. Были измерены в зависимости от высоты

плотность, давление и температура атмосферы,  проведен хими-

ческий анализ состава  атмосферы.  Спускаемый  аппрарат  был

расчитан на давление до 20 атмосфер, и передача данных прек-

ратилась до посадки на твердую поверхность Венеры.  Было ус-

тановлено, что    углекислый газ является основной компонентой

атмосферы (не менее 95%),  получены пределы содержания      ряда

других компонент, однозначно установлено существование высо-

ких давлений и температур в атмосфере планеты.  На пролетном

аппарате измерена водородная корона Венеры, проведены наблю-

дения заряженных частиц и микрометеоритов.

     Через день после посадки "Венеры-4" мимо  планеты      мимо

планеты на  расстоянии  4000 км пролетел "Маринер-5",  с по-


                     - 5 -

мощью которого было исследовано прохождение радиосигнала че-

рез атмосферу  и  ионосферу (радиопросвечивание) и проведены

измерения водородной короны.  По  данным  радиопросвечивания

были получены зависимости температуры и давления от высоты в

пределах 90-35 км и концентрация электронов ионосфере.

     Существование менее плотной, чем земная, водородной ко-

роны у Венеры было обнаружено измерениями на космических ап-

паратах "Венера-4" и "Маринер-5". Для верхних областей Вене-

ры характерен ряд особенностей,  определяемых фотохимией CO2

c возможным участием в комплексе реакций воды и галогенов, в

условиях атомных и молекулярных взаимодействий и взаимодейс-

твия с солнечным ветром.

     Основная цель  запуска  в 1969 году двух станций "Вене-

ра-5" и "Венера-6" - увеличение  проникновения  в  атмосферу

Венеры, повышение  точности  измерений    химического состава,

параметров атмосферы  и  соответствующих  им  высот.  Корпус

спускаемого аппарата  был  несколько упрочен,  что позволило

провести измерения подоблачной атмосферы на более низких вы-

сотах (до 19 км над поверхностью планеты).

     Спускаемый аппарат новой конструкции был создан и вошел

в состав  станции "Венера-7",  которая достигла окрестностей

планеты в декабре 1970 года. Ее аппаратура проводила измере-

ния не только во время спуска во всей толще атмосферы,      но и

в течение 23 минут на  самой  поверхности  планеты.  Условия

оказались необыкновенно суровыми : давление достигало 90 ат-

мосфер, а температура - до 500оС; в облачном покрове, окуты-

вающем планету, очень много углекислого газа и мало кислоро-

да. Получены данные о характере  пород    поверхностного    слоя


                     - 6 -

Венеры.

     С помощью спускаемого  аппарата  станции  "Венера-8"  в

1972 году  были проведены разносторонние исследования атмос-

феры и поверхности Венеры. Кроме измерений атмосферного дав-

ления, плотности  и температуры были измерены освещенность и

вертикальная структура аэрозольной среды,  в том числе и об-

лачного слоя, определены скорости ветра на различных высотах

в атмосфере по доплеровскому сдвигу частоты  радиопередатчи-

ка, проведена гамма-спектроскопия поверхностных пород. Фото-

метрические измерения показали,  что облачный слой простира-

ется до высот около 40 км,  оценена 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  со-

держанию естественных радиоактивных элементов (уран,  торий,

калий) поверхностные породы на Венере занимают промежуточное

положение между базальтами и гранитами.

     В феврале 1974 года на расстоянии    6000  км  от  Венеры

прошел американский зонд "Маринер-10", на котором были уста-

новлены телевизионная камера, ультрафиолетовый спектрометр и

инфракрасный радиометр. Полученные телевизионные изображения

облачного слоя использовались для исследования динамики  ат-

мосферы. С помощью ультрафиолетового спектрометра обнаружены

и измерены количества гелия в атмосфере.

     Станции нового поколения "Венера-9" и "Венера-10", дос-

тигшие планеты в октябре 1975 года,  стали  первыми  искусс-


                     - 7 -

твенными спутниками Венеры,  а их спускаемые аппараты совер-

шили мягкую посадку на освещенной стороне  планеты.  Впервые

были переданы  панорамные телевизионные изображения с другой

планеты, измерены на спускаемых аппаратах плотность,  давле-

ние, температура атмосферы, количество водяного пара, прове-

дены нефелометрические измерения частиц  облаков,  измерения

освещенности в различных участках спектра. Для измерений ха-

рактеристик грунта помимо  гамма-спектрометра  использовался

радиационный плотнометр.  Искусственные  спутники  позволили

получить телевизионные изображения облачного слоя, распреде-

ление температуры по верхней границе облаков, спектры ночно-

го свечения планеты,  провести исследования водородной коро-

ны, многократное  радиопросвечивание  атмосферы и ионосферы,

измерение магнитных полей и околопланетной плазмы.  На стан-

циях второго  поколения  информация  со спускаемых аппаратов

предавалась на орбитальный аппарат,  а затем  ретранслирова-

лась на Землю.    Это привело к значительному увеличению коли-

чества получаемой информации.

     На панорамах  видны выходы коренных пород наряду с эро-

дированным материалом; развалы камней могут быть результатом

смещений в  коре  и служить подтверждением тектонической ак-

тивности на Венере. В целом поверхность Венеры - это горячая

сухая каменистая пустыня.

     В 1978  году  по  межпланетной трассе прошли и достигли

заданной цели еще два посланца - "Венера-11" и  "Венера-12",

основной задачей которых,  было детальное исследование хими-

ческого состава нижней атмосферы  методами  масс-спектромет-

рии, газовой   хроматографии, оптической  и  рентгеновской


                     - 8 -

спектроскопии. Были измерены количества азота, окиси углеро-

да, двуокиси серы,  водяного пара, серы, аргона, неона и оп-

ределены изотопные отношения аргона, неона, кислорода, угле-

рода, обнаружены  хлор  и сера в частицах облаков,  получены

детальные данные по поглощению солнечного излучения на      раз-

личных высотах    в  атмосфере,  необходимые  для изучения его

теплового режима.  Специальным приемником были зарегистриро-

ваны импульсы  электромагнитного  излучения,  указывающие на

существование электрических  зарядов  в  атмосфере  наподобе

земных молний.    На пролетных аппаратах были установлены уль-

трафиолетовые спектрометры для исследования состава  верхней

атмосферы.

     Основная составляющая атмосферы Венеры - углекислый газ

(96% по объему ), азот ( 4%), окись углеродадвуокись серы ,

кислорода практически нет , содержание водяного пара, по-ви-

димому, колеблетсяот 0,1 - 0,4% под облачными слоями до

15-30% выше них. Наземными спектроскопическими исследования-

ми найдены также  молекулы HCl.

     Температура атмосферы Венеры у поверхности планеты ( на

уровне, соответствующем радиусу 6052 км) 735 К,  давление  9

МПа, плотность газа в 60 раз больше, чем в земной атмосфере.

Атмосфера Венеры до 50 км от поверхности сохраняется близкой

к адиабатической, а выше 50 км температурный градиент умень-

шается приблизительно вдвое.  Суточные колебания температуры

у  поверхности 1 К,  а на высоте 50-80 км достигают 15-20 К.

Температура верхней границы облачного слоя в приполярной зо-

не на 5-10 К выше,  чем у экватора,  что,  видимо, связано с


                     - 9 -

изменением высоты расположения облаков.  Высокая температура

атмосферы  у  поверхности  объясняется действием парникового

эффекта :  согласно данным  прямых  измерений,  значительная

часть  солнечного излучения (3 - 4%) достигает поверхности и

нагревает ее, а сильная непрозрачность для собственного инф-

ракрасного излучения плотной углекислой атмосферы с примесью

водяного пара препятствует остыванию поверхности.

     Обнаружена высокая грозовая активность Венеры :  интен-

сивность электрических разрядов,  регистрировавшаяся по час-

тоте следования низкочастотных импульсов на спускаемых аппа-

ратах "Венера-11" и "Венера-12",  оказалась во много раз вы-

ше, чем на Земле.  Очевидно вблизи поверхности Венеры возни-

кают электрические поля с напряженностью в сотни кВ/м. Высо-

кая грозовая активность предположительно объясняется наличи-

ем действующих вулканов на поверхности Венеры.

     Космические исследования  показали,  что   собственного

магнитного поля у Венеры нет.

     Одновременно с "Венерой-11"  и  "Венерой-12"  проходила

работа американского проекта "Пионер-Венера",  который вклю-

чал спутник и четыре атмосферных зонда с аппаратурой для из-

мерения давления, плотности, температуры, оптической толщины

облаков и теплового излучения в атмосфере.  На одном из зон-

дов были дополнительно установлены масс-спектрометр, газовый

хроматограф, спектрометр размеров аэрозольных частиц  и  два

фотометра. На  борту  спутника      находились масс-спектрометры

нейтрального и ионного  состава,  ультрафиолетовый  спектро-

метр, инфракрасный радиометр,  поляриметр, магнитометр, ана-

лизаторы плазмы и электрических полей,    радар для исследова-


                     - 10 -

ния рельефа.  4  декабря  1978 года на околопланетную орбиту

выведен американский космический аппарат  "Пионер-Венера-1",

а 9 декабря на Венере в четырех точках планеты совершили по-

садку один большой и три малых зонда (большой и  один  малый

на дневную сторону, 2 других малых - на ночную поверхность),

доставленные космическим  аппаратом  "Пионер-Венера-2"      (сам

космический  аппарат  сгорел  в атмосфере Венеры).  Во время

этих экспериментов были  проведены  исследования  структуры,

химического  состава,  оптических свойств и теплового режима

атмосферы,  свойств облаков. Проведены также измерения нейт-

рального  и ионного состава верхней атмосферы;  плазменные и

магнитные измерения;  методом  радиовысотометрии  исследован

рельеф значительной части планеты.

     На спускаемых аппаратах "Венера-13" и "Венера-14" (1982

год) была  установлена  усовершенствованная аппаратура хими-

ческого анализа атмосферы (масс-спектрометры, газовые фрома-

тографы, оптические и рентгеновские спектрометры),  для исс-

ледования частиц облачного слоя.  На этих  станциях  впервые

были получены цветные панорамы поверхности планеты,  провед-

ены бурение и анализ грунта. Была решена проблема создания и

обработки грунтозаборного устройства,  взятые образцы грунта

доставлены внутрь спускаемых аппаратов и подвергнуты рентге-

новскому анализу,  который дал содержание основных элементов

в исследованных образцах грунта.

     Главной целью  космического эксперимента на искусствен-

ных спутниках Венеры  автоматических  межпланетных  станциях

"Венера-15" и "Венера-16" (1983 год) являлось радиолокацион-

ное картографирование поверхности северного полушария с  по-


                     - 11 -

мощью радиолокаторов бокового обзора. Впервые получены ради-

олокационные изображения северной приполярной области  Вене-

ры. На изображениях различаются кратеры, гряды, возвышеннос-

ти, крупные разломы, горные хребты и детали рельефа размером

1-2 км. На спутниках были также установлены приборы для зон-

дирования поверхности и атмосферы планеты в радиодиапазоне и

инфракрасный Фурье-спектрометр, созданный учеными ГДР и СССР

для исследования химического  состава,    строения,  теплового

режима и динамики атмосферы на высотах 55-100 км.

     Получение с помощью разведчиков  космоса  разнообразной

информации о районах дальних и ближних, Венере, других угол-

ках Солнечной системы имеет огромное научное и  познаватель-

ное значение. Познав прошлое люди смогут предсказать будущее.

Литература.

     "В Е Г А"    Международный проект "Венера-Галлей"

     Центр Управления Полетом, 1985 год

     "К звездам - To the stars"

     Шаталов В.А.

     Ребров М.Ф.

     Баскевич Э.А.

     "Планета", Москва, 1982 год

     "Космонавтика"  Энциклопедия

     "Советская энциклопедия", Москва, 1985 год


Еще из раздела Астрономия:


 Поиск рефератов
 
 Реклама
 Реклама
 Афоризм
Ничто не дается так дорого и не ценится так дешево, как зарплата…
 Гороскоп
Гороскопы
 Знакомства
я  
ищу  
   лет
 Реклама
 Счётчики
bigmir)net TOP 100