П Л А Н Е Т А В Е Н Е Р А

Венера – ближайшая соседка Земли, вторая по порядкупланета Солнечной системы, ее среднее расстояние до Солнца108,2 миллиона километров. Размеры и массы Венеры и Землитакже очень близки : радиус Венеры 6051 км (6378 км у Зем-ли), масса Венеры составляет 0,815 массы Земли, средняяплотность 5240 кг/м , ускорение свободного падения на эква-торе 8,76 м/с , что составляет 0,89 земного. После Солнца иЛуны 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 вращениеВенеры 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 движенияВенеры по орбите 34,99 км/с. Угол между плоскостями экватораи орбиты равен 25о06, орбита планеты круговая, и поэтому наВенере 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 подиску Солнца, обнаружил у Венеры атмосферу. Начиная с XVIIвека астрономы не раз пытались “разглядеть” Венеру, однакоиз-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 диапазоновдлин 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 8-13микрон, 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, 1929год). Дальнейшее развитие наземных спектроскопических наблю-дений позволило Конну и др. в 1969 году получить прекрасныйатлас 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 исследователейв шестидесятые годы были обнаружены в атмосфере планеты парыводы. До полетов космических станций к Венере единственнуювозможность зондирования подоблачной атмосферы планеты пре-доставляли радиоастрономические наблюдения в сантиметровом идециметровом диапазонах длин волн. Эти наблюдения, выполнен-ные в конце пятидесятых – начале шестидесятых годов в СССР иСША, 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, котораяпозволила определить направление и скорость собственноговращения, 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 тримесяца она прошла на расстоянии около 100 тысяч километровот Венеры и вышла на орбиту спутника Солнца. Основными зада-чами станции “Венера-1” являлись проверка методов выводакосмических 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 наборту радиометр сантиметрового диапазона, магнитометр и рядприборов для исследования заряженных частиц в космическойпыли. Магнитное поле не было обнаружено; по данным радиомет-ра был сделан вывод, что радиоизлучение формируется в нижнейатмосфере Венеры, а не в ионосфере, как это допускалосьранее. В 1965 году к “прекраснейшей из звезд небесных”, такназвал Венеру Гомер, ушла “Венера-2”, которая провела такназываемые полетные исследования. Надежно работали приборы

– 4 –

для измерения космических лучей, магнитных полей, потоковзаряженных частиц и микрометеоритов, радиопередатчики и всясистема передачи результатов научных наблюдений. Расправлен-ные крылья солнечных батарей питали приборы и аппаратуруэлектроэнергией. Основная техническая проблема, стоявшая перед конструк-торами межпланетной станции, заключалась в обеспечении ееработы 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 атмосфереи провела непосредственные физико-химические исследования.Первый в истории человечества сеанс межпланетной радиосвязипродолжался 93 минуты. Были измерены в зависимости от высотыплотность, давление и температура атмосферы, проведен хими-ческий анализ состава атмосферы. Спускаемый аппрарат былрасчитан на давление до 20 атмосфер, и передача данных прек-ратилась до посадки на твердую поверхность Венеры. Было ус-тановлено, что углекислый газ является основной компонентойатмосферы (не менее 95%), получены пределы содержания рядадругих компонент, однозначно установлено существование высо-ких давлений и температур в атмосфере планеты. На пролетномаппарате измерена водородная корона Венеры, проведены наблю-дения заряженных частиц и микрометеоритов. Через день после посадки “Венеры-4” мимо планеты мимопланеты на расстоянии 4000 км пролетел “Маринер-5”, с по-

– 5 –

мощью которого было исследовано прохождение радиосигнала че-рез атмосферу и ионосферу (радиопросвечивание) и проведеныизмерения водородной короны. По данным радиопросвечиваниябыли получены зависимости температуры и давления от высоты впределах 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 CO2c возможным участием в комплексе реакций воды и галогенов, вусловиях 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 атмосферуВенеры, повышение точности измерений химического состава,параметров атмосферы и соответствующих им высот. Корпусспускаемого аппарата был несколько упрочен, что позволилопровести измерения подоблачной атмосферы на более низких вы-сотах (до 19 км над поверхностью планеты). Спускаемый аппарат новой конструкции был создан и вошелв состав станции “Венера-7”, которая достигла окрестностейпланеты в декабре 1970 года. Ее аппаратура проводила измере-ния не только во время спуска во всей толще атмосферы, но ив течение 23 минут на самой поверхности планеты. Условияоказались 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” в1972 году были проведены разносторонние исследования атмос-феры и поверхности Венеры. Кроме измерений атмосферного дав-ления, плотности и температуры были измерены освещенность ивертикальная структура аэрозольной среды, в том числе и об-лачного слоя, определены скорости ветра на различных высотахв 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 ипрозрачность; освещенность на поверхности дневной стороныВенеры оказалась достаточной для съемки изображения местапосадки. Впервые получен высотный профиль скорости ветра,который характеризуется возрастанием скорости от 0,5 м/сек уповерхности до 100 м/сек у верхней границы облаков. По со-держанию естественных радиоактивных элементов (уран, торий,калий) поверхностные породы на Венере занимают промежуточноеположение между базальтами и гранитами. В феврале 1974 года на расстоянии 6000 км от Венерыпрошел американский зонд “Маринер-10”, на котором были уста-новлены телевизионная камера, ультрафиолетовый спектрометр иинфракрасный радиометр. Полученные телевизионные изображенияоблачного слоя использовались для исследования динамики ат-мосферы. С помощью ультрафиолетового спектрометра обнаруженыи 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. Впервыебыли переданы панорамные телевизионные изображения с другойпланеты, измерены на спускаемых аппаратах плотность, давле-ние, температура атмосферы, количество водяного пара, прове-дены нефелометрические измерения частиц облаков, измеренияосвещенности в различных участках спектра. Для измерений ха-рактеристик грунта помимо гамма-спектрометра использовалсярадиационный плотнометр. Искусственные спутники позволилиполучить 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 аппаратовпредавалась 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 результатомсмещений в коре и служить подтверждением тектонической ак-тивности на Венере. В целом поверхность Венеры – это горячаясухая каменистая пустыня. В 1978 году по межпланетной трассе прошли и достиглизаданной 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, полученыдетальные данные по поглощению солнечного излучения на раз-личных высотах в атмосфере, необходимые для изучения еготеплового режима. Специальным приемником были зарегистриро-ваны импульсы электромагнитного излучения, указывающие насуществование электрических зарядов в атмосфере наподобеземных молний. На пролетных аппаратах были установлены уль-трафиолетовые спектрометры для исследования состава верхнейатмосферы. 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 до15-30% выше них. Наземными спектроскопическими исследования-ми найдены также молекулы HCl. Температура атмосферы Венеры у поверхности планеты ( науровне, соответствующем радиусу 6052 км) 735 К, давление 9МПа, плотность газа в 60 раз больше, чем в земной атмосфере.Атмосфера Венеры до 50 км от поверхности сохраняется близкойк адиабатической, а выше 50 км температурный градиент умень-шается приблизительно вдвое. Суточные колебания температурыу 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 температураатмосферы у поверхности объясняется действием парниковогоэффекта : согласно данным прямых измерений, значительнаячасть солнечного излучения (3 – 4%) достигает поверхности инагревает ее, а сильная непрозрачность для собственного инф-ракрасного излучения плотной углекислой атмосферы с примесьюводяного 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 собственногомагнитного поля у Венеры нет. Одновременно с “Венерой-11” и “Венерой-12” проходиларабота американского проекта “Пионер-Венера”, который вклю-чал спутник и четыре атмосферных зонда с аппаратурой для из-мерения давления, плотности, температуры, оптической толщиныоблаков и теплового излучения в атмосфере. На одном из зон-дов были дополнительно установлены масс-спектрометр, газовыйхроматограф, спектрометр размеров аэрозольных частиц и двафотометра. На борту спутника находились масс-спектрометрынейтрального 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 орбитувыведен 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 малыйна дневную сторону, 2 других малых – на ночную поверхность),доставленные космическим аппаратом “Пионер-Венера-2” (самкосмический аппарат сгорел в атмосфере Венеры). Во времяэтих экспериментов были проведены исследования структуры,химического состава, оптических свойств и теплового режимаатмосферы, свойств облаков. Проведены также измерения нейт-рального и ионного состава верхней атмосферы; плазменные имагнитные измерения; методом радиовысотометрии исследованрельеф значительной части планеты. На спускаемых аппаратах “Венера-13” и “Венера-14” (1982год) 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 впервыебыли получены цветные панорамы поверхности планеты, провед-ены бурение и анализ грунта. Была решена проблема создания иобработки грунтозаборного устройства, взятые образцы грунтадоставлены внутрь спускаемых аппаратов и подвергнуты рентге-новскому анализу, который дал содержание основных элементовв 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 размером1-2 км. На спутниках были также установлены приборы для зон-дирования поверхности и атмосферы планеты в радиодиапазоне иинфракрасный Фурье-спектрометр, созданный учеными ГДР и СССРдля исследования химического состава, строения, тепловогорежима и динамики атмосферы на высотах 55-100 км. Получение с помощью разведчиков космоса разнообразнойинформации о районах дальних и ближних, Венере, других угол-ках Солнечной системы имеет огромное научное и познаватель-ное значение. Познав прошлое люди смогут предсказать будущее.