8.2 Венера

Венера -- самая яркая на земном небосводе планета. По размерам она мало отличается от Земли. Ее радиус составляет 6051 км, а безразмерный момент инерции 0,333 (для Земли 0,332). Это практически шарообразная планета без сжатия. Второй член разложения потенциала, отвечающий за сжатие, равен . У Земли он в сорок раз больше. Венера недоступна для оптических астрономических наблюдений, так как она плотно укутана атмосферой. Только радиоастрономическим методам на волнах в диапазоне 3-30 см удалось проникнуть до поверхности Венеры и выявить основные особенности ее рельефа. Исследования поляризации и отражательной способности радиоволн позволили судить о характере пород, слагающих поверхность. Получена величина диэлектрической проницаемости и плотности поверхностных пород. Это сухие силикатные породы, а пористых и мелко раздробленных нет.

Одним из первых, кто предъявил доказательства существования атмосферы на Венере, был М.В. Ломоносов. Именно он в 1761 году наблюдал прохождение Венеры по диску Солнца. После того, как диск Венеры коснулся диска Солнца, вокруг Венеры вспыхнул яркий обод -- подсветка атмосферы Солнцем.

Если размеры планеты близки к земным, то ее движение существенно отличается. Венера в 1,38 раза ближе к Солнцу, чем Земля, и продолжительность ее года составляет 224,7 земных суток. Эксцентриситет орбиты очень мал (0,0068), среднее расстояние до Солнца составляет 108,1 млн. км. Вращение планеты -- обратное и составляет 243 земных суток. Период резонансного вращения Венеры относительно Земли равен 243,16 суток, таким образом, в каждом нижнем и верхнем соединении планета обращена к Земле всегда одной и той же стороной. Продолжительность солнечных суток на Венере составляет 116,8 земных суток, а венерианский год состоит приблизительно из двух венерианских солнечных суток. В книге М.Я.Марова "Планеты Солнечной системы" излагается возможное объяснение резонансного относительно Земли вращения Венеры. Для устойчивого состояния резонанса необходимо, чтобы приливной момент Земли был больше приливного момента Солнца. Расчеты В.В.Белецкого и С.И.Трушина показывают, что этот феномен лежит на грани возможного. Дополнительным фактором в пользу упомянутого резонанса, как показали американские ученые Т.Голд и С.Сотер, является нагрев мощной атмосферы Солнцем, который уменьшает тормозящий приливной момент со стороны Солнца.

Исследование рельефа, химического состава горных пород и атмосферы, климатических условий на Венере стало возможно только после запуска космических аппаратов в сторону Венеры. Первая посадка на Венеру была осуществлена советским космическим аппаратом Венера-8 в 1972 году. Этот аппарат установил, что поверхность Венеры в районе посадки слагают граниты. Позже, аппараты Венера-9 и Венера-10 получили базальты.

Советские и американские аппараты позволили построить рельеф Венеры. Построены карты, глобус Венеры и очень впечатляющий компьютерный фильм "полет над Венерой" с высоты воображаемого самолета. Горных областей немного. Они занимают 2% поверхности. Среди них: плоскогорье Иштар (женское божество в ассиро-вавилонской мифологии) высотой 4-5 км, горы Максвел с вулканом в центре горного массива высотой 12 км, плоскогорье Афродита и пики на этом плоскогорье с высотой 6-8 км, названные именами ученых Гаусс и Герц. Горные массивы часто обозначаются греческими буквами альфа (плоскогорье Афродита) и бета -- место посадки Венеры-10. Обнаружены также небольшие хребты, холмы, впадины и котловины, среди которых выделяется протяженная глубокая долина в южном полушарии, напоминающая рифтовую ущелье на Земле. Ее глобальный характер говорит о существовании активной тектонической деятельности на Венере. Однако на Венере есть и кратеры ударного происхождения с диаметрами до 150-200 км и глубиной всего 500-700 м.

Венера -- наиболее гладкая планета сферической формы. Гравитационное поле сравнительно спокойное, гравитационные аномалии, полученные из обработки возмущений в движении искусственных спутников Венеры, изменяются в пределах от -40 мГал до +50 мГал. Аномалии хорошо коррелируют с формами рельефа до 1000 км, что говорит об ином характере изостатической компенсации (если она есть!), чем на Земле.

"...Местное время приближалось к полудню, когда аппарат Венера-9 со скоростью 11 км/с вошел в атмосферу планеты. Весь аппарат охватило яркое пламя. Огромные перегрузки обрушились на все его приборы и системы. Но это длилось недолго. Скорость понемногу упала. Гром, который сопровождал движение космического аппарата после входа его в атмосферу Венеры, стал постепенно затихать. Пламя вокруг его сферической оболочки, раскаленной трением об атмосферу, померкло. Через несколько секунд легкий взрыв сбросил крышку сферы. За аппаратом потянулся небольшой тормозной парашют. Затем раскрылись три купола основного парашюта. На стропах слегка покачивался аппарат необычной формы. Вокруг расстилался необозримый океан облаков...". Так описывает первую посадку на поверхность Венеры ранним утром 22 и 25 октября 1975 года Л.В.Ксанфомалити в книге "Парад планет" -- строки похожие на начало фантастического романа. Однако, это не была первая попытка посадки. До Венеры-9 были еще попытки, но мы тогда не знали с каким давлением и температурой нам придется иметь дело.

Первая попытка посадить космический аппарат на поверхность планеты была совершена Венерой-4 в 1967 году. К сожалению, она оказалась неудачной, так как приборы не были рассчитаны для работы при столь высокой температуре и давлении (465°С и 89,5 бар). За 18 лет с 1967 по 1985 годы о планете Венера удалось получить намного больше данных, чем за всю историю астрономии, и прежде всего за счет советских космических аппаратов серии Венера. В 1985 году космические аппараты Вега-1 и Вега-2 вывели в атмосферу Венеры аэростаты, которые позволили лучше изучить атмосферу планеты. Опыт советских исследователей был учтен в американском аппарате Магеллан, который работал на орбите спутника Венеры с 1990 по 1993 гг. Данные, полученные Магелланом, позволили картировать всю поверхность Венеры с разрешением 120 м. Эксперимент Венеры-13 по определению химического состава пород был одним из самых сложных в этих экзотических условиях. В основном, эти породы состоят из окислов кремния, алюминия, магния, кальция и железа.

В течении нескольких лет спутник Венеры "Пионер-Венера" (США) принимал электрические сигналы для исследования электрической активности атмосферы. Оказалось, что импульсы концентрируются в нескольких районах планеты, в том числе у горных районов Бета и Феба, которые геологи относят к вулканическим. Оказалось, что наблюдается корреляция концентрации электромагнитных импульсов с гравитационными аномалиями. Был сделан вывод, что молнии на Венере связаны не с облаками, как на Земле, а с вулканическими извержениями.

Сведения о внутреннем строении Венеры опираются, главным образом, на теорию. Современная модель планеты трехслойная: ядро, нижняя мантия и верхняя мантия. Ядро планеты несколько меньше, чем у Земли. На него приходится приблизительно 12% массы планеты (у Земли 16%). Предполагается, что оно состоит из расплавленного железа. Литосфера, может быть, более мощная, толщина коры -- неизвестна.

С внутренним строением планеты связана и проблема отсутствия магнитного поля: на всех планетах земной группы, кроме Венеры, есть собственное магнитное поле. Самыми сильными магнитными полями обладают планеты гиганты и Земля. Часто источником дипольного магнитного поля планеты считают ее расплавленное токопроводящее ядро. У Венеры и Земли близки размеры, средняя плотность и даже внутреннее строение, тем не менее, Земля имеет достаточно сильное магнитное поле, а Венера -- нет. По одной из современных теорий напряженность дипольного магнитного поля зависит от прецессии полярной оси и угловой скорости вращения. Именно эти параметры на Венере ничтожно малы, но измерения указывают на еще более низкую напряженность, чем предсказывает теория.

Тем не менее, магнитное поле, хотя и достаточно слабое, на Венере есть. В ионосфере, в этом токопроводящем слое, наводится магнитное поле межпланетным магнитным полем и солнечным ветром. Межпланетное магнитное поле напряженностью около 10 нТл взаимодействует с движущейся в нем ионосферой планеты. 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 ионосфера пронизана хаотическими магнитными полями небольшой напряженности (15-20 нТл). Взаимодействие этих поле с плазмой солнечного ветра еще более усложняет картину.