Венера
Венера - в римській міфології спочатку богиня весни і садів, згодом ототожнювалася з грецькою богинею Афродітою і шанувалася як богиня любові і краси.
Венера - планета, що перебуває на відстані від Сонця 0,7 а.о. (1 астрономічна одиниця = 149,6 млн. км, що є середньою відстанню Землі від сонця), радіусом в середньому 6050 км і масою 4,9 х10 24 кг.
Топографічний опис поверхні планети
Як і Земля, на Венері є гори, рівнини, низовини. Великі гірські області, за аналогією з Землею, ми будемо називати континентами. Зелена, жовта і червона забарвлення відповідають таким гірським районам, до яких відносяться три області.
Найбільша з них - Земля Афродіти, розташована в екваторіальній частині планети. Її площа за рівнем 6052,2 км становить 41 млн. км 2. За площею вона близька до Африки. На відміну від Землі, інші континенти Венери значно менше. У сумі континенти на Венері займають лише 5-7% території, в залежності від того, за яким перевищення над середнім рівнем вважати.
Земля Іштар, площею близько 8,5 млн. кв. км є другим великим континентом. Орієнтовно її площа близька до Австралії. У її західній частині знаходиться вулканічне плато Лакшмі, а в центральній частині - найвищі на Венері гори Максвелла, що досягають рівня 11 км. У широтному напрямку Земля Іштар тягнеться на 2500 км.
В основному, поверхню Венери утворюють рівнини з невисокими пагорбами, які називають «хвилястими» рівнинами. 56% всієї поверхні припадає на інтервал висот від -0,5 до +0,5 км. Менш поширені порівняно неглибокі низини, на карті показані густим синім тоном; вони охоплюють близько 25% території. Низовина Рівнина Аталанти, площею близько 7 млн. кв. км., представляє більш глибоку депресію, до 1,6-2 км нижче середнього рівня. Рівнина Аталанти нагадує місячні моря.
Відсутність на планеті «рівня моря» призводить до необхідності вести відлік від якогось умовного рівня. Згідно Мак-Гиллу та ін (1983) можна вибрати середній радіус поверхні (обсяг гірських порід над цим рівнем дорівнює обсягу атмосфери в западинах під ним), медіанний радіус, який ділить поверхню навпіл за площею, і модульний радіус, на який припадає найбільша площа , згідно гіпсометричне кривої.
Короткий огляд поверхні планети
Область Альфа представляє собою невисоке плато з поперечником близько 1300 км, заввишки по краях близько 2,5 км над навколишньою місцевістю (з півдня це Рівнина Лавінії). У центрі плато є більш-менш правильної форми депресія, знижена на 1 - 2 км щодо несуцільного валу. Плато має круті схили (середньоквадратичні ухили 5 - 10 о) і сильно роздроблену поверхню, перерізаним безліччю субпараллельно лінеаментів (лінійних зон тектонічних порушень), витягнутих з південного заходу на північний схід. Є думка, що Альфа може бути останцем древньої кори Венери або древнім вулканічним спорудою зі слідами тектонічних руйнувань, а кругові освіти на плато моут бути метеоритними кратерами, утвореними пізніше.
Далі на схід між південно-східним краєм Землі Іштар і Землею Афродіти знаходяться Області Белл і телуру, розділені Рівниною Леди. Белл і Теллура являють собою об'єкти приблизно такої ж висоти (близько 1 - 1,5 км) з підставою близько 500 і 1500 км відповідно. Далі на схід знаходиться велика рівнина Ніоби, що примикає до Землі Афродіти з півночі і рівнина Айно, що оточує її з півдня. На півночі, на широті Землі Іштар, Рівнину Ніоби замикає невисока область Тефії (95 - 140 про с.д.) і рівнина Рівнина Аталанти. Далі на схід на широті 68 - 73 про с.ш. розташована Область Метіда, протяжністю близько 500 км. На південний схід від неї знаходяться Рівнини Седни і Гіневри.
Рівнина Гіневри має кілька височин у межах 0,3 - 1 км. Різке підвищення рівня - це Область Астерія (західна частина Бети).
На довготі 205 - 220 о, на південь від Афродіти і Ульфрун знаходиться Область Імдр, так само представляє височина 0,5 - 1 км.
Складна за рельєфом Область Астерія (255 - 277 про с.д.) примикає з заходу до Області Бета. Витягнуті уздовж меридіана Область Бета - Область Феби і Область Феміди на південно-сході Рівниною Навки відокремлені від Області Альфа. З півдня Область Імдр і Область Феміди примикають до Рівнині Олени, на сході змикається з Рівниною Лавінії. На цій рівнині, на широті 55 про ю.ш. і довготі 322 про знаходиться кратер Лізі Майтнер, діаметром 300 км, з валом виозвишающімся на 0,5 км і депресією в центрі глибиною 1 км.
Поряд з Лізі Майтнер, знайдено велику кількість інших утворень, природа яких так само пов'язують із метеоритної бомбардуванням. Зважаючи на високу щільності атмосфери планети, освіта ударних кратерів здається проблематичним. При вивченні даного питання було доведено, що великі метеоритні тіла, здатні утворити кратери діаметром 10 км і більше гальмуються атмосферою Венери незначно. Істотно вплив атмосфери, що виражається в уповільненні і руйнуванні метеоритних тіл діаметром не більше 40 м.
Інша сторона впливу атмосфери полягає в тому, що вона перешкоджає викиду продуктів руйнування поверхні на великі відстані.
Середнє число метеоритних кратерів на одиницю площі використовується для визначення віку поверхні, якщо відомо, як змінювалася щільність метеоритного бомбардування з плином часу. Цей метод широко використовується для визначення віку безатмосферних тіл, таких як Місяць, Меркурій і з поправкою на розріджену атмосферу - для Марса. Для Венери з її щільною атмосферою, визначення її віку дало цікаві результати.
Земля Іштар і прилеглі райони
Земля Іштар - своєрідний геоморфологічний заповідник на Венері. Якщо область Бета можна охарактеризувати, як район вулканічного ріфтогенеза [1] (Кемпбелл та ін, 1984), Землю Афродіти - як континент геологічно великого віку з помітними руйнуваннями, то Земля Іштар представляє вестма складний в геоморфологічному відношенні комплекс, який об'єднує абсолютно несхожі елементи рельєфу .
Дуже умовно її можна розділити на наступні частини: обширне високогірне Плато Лакшмі, Гори Максвелла, прилеглі до нього зі сходу, і розташований на східному краю континенту район особливого рельєфу.
Плато Лакшмі розташоване на висоті 3 - 4 км. Дослідники порівнюють Плато Лакшмі з земним Тибетом, проте останній вдвічі менше.
Зі сходу, де плато дещо знижується, це комплекс Гор Максвелла, з півночі - Гори Фрей, із заходу - Гори Акни. З південного боку проходить досить пологий Уступ Вести, що переходить у ще один уступ - Уступ Ут.
Експерименту з радіолокатором бічного огляду на штучних супутниках планети - «Венера-15», «Венера-16» і знімки, отримані в експерименті, стали величезним кроком вперед, що дозволило перейти від полудогадок про природу поверхні до аналізу фактів методами сучасної геоморфології.
Вивчення матеріалів, що стосуються Плато Лакшмі, навколишніх гір, та й всієї Землі Іштар в цілому, вказує на потужні процеси локальної тектоніки, що призвели до її утворення.
Ще деякі типи рельєфу в околицях Землі Іштар, які свідчать про тектонічної активності планети. Дослідники назвали їх овоїдів. Це утворення, які не мають прямих аналогів на Землі та інших планетах.
Овоїдів що знаходяться в районі Мнемосіна, між західним краєм Землі Іштар і Областю Метіда, це утворення більш-менш правильної форми, діаметром до 400 км і складною структурою концентричних і дугоподібних гряд, розділених кількома кілометрами. Походження їх, як припускають вчені (Барсуков та ін), має тектоно-магматичну природу: при охолодженні утворився куполоподібного підняття відбувалося сповзання і зминання порід, в результаті чого утворився даний рельєф. Є й інші пояснення, але закохався випадку овоїдів - прояв тектонічної активності планети, можливо у досить далекому минулому.
Подібні освіти властиві Області Теллур шириною близько 400 км, що представляє собою височина, оточену вулканічними рівнинами. Дуже схожий, але хаотичний рельєф має східна частина Землі Іштар, до якої з півночі і з півдня примикають типові вулканічні рівнини.
При аналізі отриманих матеріалів вченими було знайдено новий вид рельєфу, який широко поширений на Венері. Барсуков та ін запропонували для нього назву «паркет» (маючи на увазі малюнок але не гладкість). Він так само не має прямих аналогів на Землі і складається із частих чергуються невисоких гряд пагорбів і долин. У ряді випадків у їхній розташуванні видно певна закономірність, а розташування сусідніх смуг гряд має ортогональний малюнок.
Таким чином на поверхні Венери переважають вулканічні і вулкана-тектонічні рівнини, є лавові плато, а ряд утворень може мати вулканічну природу.
Найвищим тектонічним спорудою на планеті є гірський масив Максвелл, що знаходиться в центральній частині Землі Іштар. Відомості про нього отримані з двох джерел: радіолокації супутників планети «Венери-15 і -16» та наземної радіолокації.
Для визначення віку Плато Лакшмі, Гор Максвелла і Землі Іштар в цілому і вулканічних рівнин навколишнього району використовувався вже згадуваний метод реєстрації щільності метеоритних кратерів на одиницю поверхні. Виходячи з модельних розрахунків і спираючись на відомості про щільність і віці кратерів на Меркурії, Місяці, Марсі, вчені (Барсуков та ін) прийшли до висновку, що ймовірний вік Плато Лакшмі і Землі Іштар в цілому 0,5 - 1 млрд. років і що стародавня кратерірованная поверхню, що відноситься до періоду максимуму метеоритного бомбардування (3,9 млрд. років), на Венері не збереглася, як і на Землі. На відміну від Землі, на Венері зберігаються кратери віком до 1 млрд. років, у той час як на Землі вони руйнуються за декілька мільйонів років.
Типовий метеоритний кратер на поверхні Венери
Незважаючи на величезні технічні труднощі, пов'язані з високими температурою і тиском, перші прямі телевізійні знімки поверхні планети з'явилися задовго до радіолокаційних бортових експериментів.
Вивітрювання гірських порід
На Землі вивітрювання відбувається під дією зміни температур, потоків води, опадів (особливо фазових переходів води), ерозії стерпної пилом і в результаті активності біосфери. Невелику роль можуть грати також сейсмічні явища. Нарешті, існує хімічне вивітрювання.
На Венері атмосфера підтримує постійну температуру поверхні, що залежить тільки від гіпсометричного рівня останньої. Добові коливання температури не перевищують одиниць кельвінів, широтної залежності температур на поверхні майже немає. Нагрівання поверхні вдень незначною частиною сонячної радіації, що досягає поверхні, не викликає помітних змін температури завдяки ефективному теплообміну з атмосферою. Таким чином, вивітрювання через зміни температур гірських порід і утворення в них механічних напружень виключається. Вода в рідкій фазі, будь-які інші опади і скільки-небудь значна вологість також виключаються. Згідно з існуючими уявленнями існування біосфери на Венері неможливо.
Місцеві руйнування гірських порід на планеті можуть відбуватися в результаті теплового ефекту вулканічних вивержень і дії потоків лави, якщо активний вулканізм існує на Венері в нинішню епоху. Проте подібні процеси мають локальний характер і обмежені в часі. Механічні руйнування відбуваються також в результаті тектонічних процесів (у тому числі сейсмічних явищ), з ознаками яких ми зустрічалися при описі поверхні планети (складчасті гори в обрамленні Плато Лакшмі, зруйновані скельні породи).
У цих умовах повільним, але постійно діючим фактором є хімічне вивітрювання в результаті термохімічних реакцій між поверхнею і атмосферою.
Головними агентами атмосфери, що викликають хімічне вивітрювання, є сірковмісні гази. Їх взаємодія з поверхнею призводить до зв'язування сірки в продуктах вивітрювання, що збагачує верхній шар грунту сіркою майже на два порядки порівняно з Землею.
Загальні уявлення про атмосферу Венери
Теплове радіовипромінювання
Венера має найбільш масивної атмосферою з усіх планет земної групи. Якщо відношення маси атмосфери до маси планети для Землі становить 0,86 х 10 -6, то для Венери воно в 110 разів більше:
0,96 х 10 -4.
Основні складові атмосфери - вуглекислий газ (96,5%) і азот (близько 3,5%). Всі інші гази, які знаходяться в атмосфері, разом узяті, не перевершують 0,1%. Тому в першому наближенні атмосферу Венери можна розглядати як сухий вуглекислий газ.
Тропосфера Венери (нижній «поверх» атмосфери, де температура майже лінійно падає з висотою) має високу щільність і володіє значною протяжністю. Так, нижче рівня, відповідного «нормальним» земних умов по тиску і температурі, знаходиться своєрідний газовий океан 50-кілометрової глибини, що складається з сильно стислого і нагрітого до високої температури газу. Навіть якщо б атмосфера Венери була вільна від аерозолів, спроба побачити поверхню планети крізь таку значну товщу газу була б безрезультатною. Завдяки сильному розсіювання (і часткового поглинання) світла атмосферою, остання практично непрозорою для зовнішнього спостерігача у всьому діапазоні частот, крім радіохвиль. Значно прозоріше атмосфера в діапазоні сантиметрових і дециметрових радіохвиль, де і вдалося вперше зареєструвати випромінювання нагрітої поверхні планети.
Сказане не означає, однак, що сонячне світло не проникає глибоко в атмосферу; в розсіяному вигляді він досягає поверхні планети.
Схема будови атмосфери Венери виглядає наступним чином. В інтервалі висот 47-70 км над поверхнею розташований протяжний шар туману середньої щільності, який за традицією називають хмарами Венери. Від земних вони відрізняються не тільки низькою щільністю, малим масовим вмістом і мікроскопічними розмірами частинок, але івесьма екзотичним складом: це дрібні краплі висококонцентрованою сірчаної кислоти. Хмар водного складу на Венері не буває, а относітеьное вміст водяної пари в атмосфері дуже мало, в 50 - 70 разів менше, ніж у земній атмосфері.
Верхня межа хмар у 65-70 км має розмитий характер і поступово переходить в надхмарних серпанок, що піднімається ще на 15-20 км. Димка має непостійну щільність, яка схильна до сильних змін з характерним часом близько року або менше. Нижня межа хмар у 47 км виражена досить чітко, але і нижче рівня 47 км є слабка серпанок, що тягнеться вниз також кілометрів на 15. Нижче 30 км атмосфера Венери практично вільна від аерозолів.
Як показують виміри, температура у поверхні на рівні радіусу 6051,6 км становить 735 К, тиск 92 бар. З висотою температура і тиск швидко падають. На рівні приблизно 53 км умови близькі до земних «нормальним»: від рівня з Т = 293 К, де р ~ 0,5 бар, до Т = 340 К, де р = 1 бар.
Високі температури в поверхні визначаються однією з головних особливостей атмосфери планети: сильним парниковим ефектом. Сонячна радіація проникає глибоко в атмосферу і поглинається поверхнею і атмосферою. Однак для довгохвильового теплового випромінювання атмосфера малопрозорий, що і створює високі температури в поверхні.
Факт високої температури поверхні був встановлений ще до початку зондування атмосфери Венери космічними апаратами, по радіофізичних досліджень планети (Майєр, 1963). Як будь-яке нагріте тіло, поверхня випромінює значну потужність в радіодіапазоні. Тому вимір яркостной температури радіовипромінювання можна пов'язати з термодинамічною температурою поверхні. До першим серйозним дослідженням цього роду відносяться роботи Майера та ін (1957, 1958).
Особливо велике число радіоастрономічних вимірювань було проведено з 1962 по 1970 р. Далі почалися прямі вимірювання на поверхні і проблема втратила актуальність. Найбільш високі температури спостерігаються в діапазоні 3-15 см, до 660 К.
Хімічний склад атмосфери
Докладні відомості про історію досліджень складу атмосфери планети можна знайти в монографії «Венера» (Цан та ін, 1983), а також в більш ранніх роботах і виданнях: Л. Янг (1974), Кузьмін і Маров (1974), Мороз (1981 ) та інших. У вивченні складу атмосфери велику роль зіграли як космічні, так і традиційні наземні, перш за все - спектрометричні дослідження (Конн та ін 1967).
Венера - в римській міфології спочатку богиня весни і садів, згодом ототожнювалася з грецькою богинею Афродітою і шанувалася як богиня любові і краси.
Венера - планета, що перебуває на відстані від Сонця 0,7 а.о. (1 астрономічна одиниця = 149,6 млн. км, що є середньою відстанню Землі від сонця), радіусом в середньому 6050 км і масою 4,9 х10 24 кг.
Топографічний опис поверхні планети
Як і Земля, на Венері є гори, рівнини, низовини. Великі гірські області, за аналогією з Землею, ми будемо називати континентами. Зелена, жовта і червона забарвлення відповідають таким гірським районам, до яких відносяться три області.
Найбільша з них - Земля Афродіти, розташована в екваторіальній частині планети. Її площа за рівнем 6052,2 км становить 41 млн. км 2. За площею вона близька до Африки. На відміну від Землі, інші континенти Венери значно менше. У сумі континенти на Венері займають лише 5-7% території, в залежності від того, за яким перевищення над середнім рівнем вважати.
Земля Іштар, площею близько 8,5 млн. кв. км є другим великим континентом. Орієнтовно її площа близька до Австралії. У її західній частині знаходиться вулканічне плато Лакшмі, а в центральній частині - найвищі на Венері гори Максвелла, що досягають рівня 11 км. У широтному напрямку Земля Іштар тягнеться на 2500 км.
В основному, поверхню Венери утворюють рівнини з невисокими пагорбами, які називають «хвилястими» рівнинами. 56% всієї поверхні припадає на інтервал висот від -0,5 до +0,5 км. Менш поширені порівняно неглибокі низини, на карті показані густим синім тоном; вони охоплюють близько 25% території. Низовина Рівнина Аталанти, площею близько 7 млн. кв. км., представляє більш глибоку депресію, до 1,6-2 км нижче середнього рівня. Рівнина Аталанти нагадує місячні моря.
Відсутність на планеті «рівня моря» призводить до необхідності вести відлік від якогось умовного рівня. Згідно Мак-Гиллу та ін (1983) можна вибрати середній радіус поверхні (обсяг гірських порід над цим рівнем дорівнює обсягу атмосфери в западинах під ним), медіанний радіус, який ділить поверхню навпіл за площею, і модульний радіус, на який припадає найбільша площа , згідно гіпсометричне кривої.
Короткий огляд поверхні планети
Область Альфа представляє собою невисоке плато з поперечником близько 1300 км, заввишки по краях близько 2,5 км над навколишньою місцевістю (з півдня це Рівнина Лавінії). У центрі плато є більш-менш правильної форми депресія, знижена на 1 - 2 км щодо несуцільного валу. Плато має круті схили (середньоквадратичні ухили 5 - 10 о) і сильно роздроблену поверхню, перерізаним безліччю субпараллельно лінеаментів (лінійних зон тектонічних порушень), витягнутих з південного заходу на північний схід. Є думка, що Альфа може бути останцем древньої кори Венери або древнім вулканічним спорудою зі слідами тектонічних руйнувань, а кругові освіти на плато моут бути метеоритними кратерами, утвореними пізніше.
Далі на схід між південно-східним краєм Землі Іштар і Землею Афродіти знаходяться Області Белл і телуру, розділені Рівниною Леди. Белл і Теллура являють собою об'єкти приблизно такої ж висоти (близько 1 - 1,5 км) з підставою близько 500 і 1500 км відповідно. Далі на схід знаходиться велика рівнина Ніоби, що примикає до Землі Афродіти з півночі і рівнина Айно, що оточує її з півдня. На півночі, на широті Землі Іштар, Рівнину Ніоби замикає невисока область Тефії (95 - 140 про с.д.) і рівнина Рівнина Аталанти. Далі на схід на широті 68 - 73 про с.ш. розташована Область Метіда, протяжністю близько 500 км. На південний схід від неї знаходяться Рівнини Седни і Гіневри.
Рівнина Гіневри має кілька височин у межах 0,3 - 1 км. Різке підвищення рівня - це Область Астерія (західна частина Бети).
На довготі 205 - 220 о, на південь від Афродіти і Ульфрун знаходиться Область Імдр, так само представляє височина 0,5 - 1 км.
Складна за рельєфом Область Астерія (255 - 277 про с.д.) примикає з заходу до Області Бета. Витягнуті уздовж меридіана Область Бета - Область Феби і Область Феміди на південно-сході Рівниною Навки відокремлені від Області Альфа. З півдня Область Імдр і Область Феміди примикають до Рівнині Олени, на сході змикається з Рівниною Лавінії. На цій рівнині, на широті 55 про ю.ш. і довготі 322 про знаходиться кратер Лізі Майтнер, діаметром 300 км, з валом виозвишающімся на 0,5 км і депресією в центрі глибиною 1 км.
Поряд з Лізі Майтнер, знайдено велику кількість інших утворень, природа яких так само пов'язують із метеоритної бомбардуванням. Зважаючи на високу щільності атмосфери планети, освіта ударних кратерів здається проблематичним. При вивченні даного питання було доведено, що великі метеоритні тіла, здатні утворити кратери діаметром 10 км і більше гальмуються атмосферою Венери незначно. Істотно вплив атмосфери, що виражається в уповільненні і руйнуванні метеоритних тіл діаметром не більше 40 м.
Інша сторона впливу атмосфери полягає в тому, що вона перешкоджає викиду продуктів руйнування поверхні на великі відстані.
Середнє число метеоритних кратерів на одиницю площі використовується для визначення віку поверхні, якщо відомо, як змінювалася щільність метеоритного бомбардування з плином часу. Цей метод широко використовується для визначення віку безатмосферних тіл, таких як Місяць, Меркурій і з поправкою на розріджену атмосферу - для Марса. Для Венери з її щільною атмосферою, визначення її віку дало цікаві результати.
Земля Іштар і прилеглі райони
Земля Іштар - своєрідний геоморфологічний заповідник на Венері. Якщо область Бета можна охарактеризувати, як район вулканічного ріфтогенеза [1] (Кемпбелл та ін, 1984), Землю Афродіти - як континент геологічно великого віку з помітними руйнуваннями, то Земля Іштар представляє вестма складний в геоморфологічному відношенні комплекс, який об'єднує абсолютно несхожі елементи рельєфу .
Дуже умовно її можна розділити на наступні частини: обширне високогірне Плато Лакшмі, Гори Максвелла, прилеглі до нього зі сходу, і розташований на східному краю континенту район особливого рельєфу.
Плато Лакшмі розташоване на висоті 3 - 4 км. Дослідники порівнюють Плато Лакшмі з земним Тибетом, проте останній вдвічі менше.
Зі сходу, де плато дещо знижується, це комплекс Гор Максвелла, з півночі - Гори Фрей, із заходу - Гори Акни. З південного боку проходить досить пологий Уступ Вести, що переходить у ще один уступ - Уступ Ут.
Експерименту з радіолокатором бічного огляду на штучних супутниках планети - «Венера-15», «Венера-16» і знімки, отримані в експерименті, стали величезним кроком вперед, що дозволило перейти від полудогадок про природу поверхні до аналізу фактів методами сучасної геоморфології.
Вивчення матеріалів, що стосуються Плато Лакшмі, навколишніх гір, та й всієї Землі Іштар в цілому, вказує на потужні процеси локальної тектоніки, що призвели до її утворення.
Ще деякі типи рельєфу в околицях Землі Іштар, які свідчать про тектонічної активності планети. Дослідники назвали їх овоїдів. Це утворення, які не мають прямих аналогів на Землі та інших планетах.
Овоїдів що знаходяться в районі Мнемосіна, між західним краєм Землі Іштар і Областю Метіда, це утворення більш-менш правильної форми, діаметром до 400 км і складною структурою концентричних і дугоподібних гряд, розділених кількома кілометрами. Походження їх, як припускають вчені (Барсуков та ін), має тектоно-магматичну природу: при охолодженні утворився куполоподібного підняття відбувалося сповзання і зминання порід, в результаті чого утворився даний рельєф. Є й інші пояснення, але закохався випадку овоїдів - прояв тектонічної активності планети, можливо у досить далекому минулому.
Подібні освіти властиві Області Теллур шириною близько 400 км, що представляє собою височина, оточену вулканічними рівнинами. Дуже схожий, але хаотичний рельєф має східна частина Землі Іштар, до якої з півночі і з півдня примикають типові вулканічні рівнини.
При аналізі отриманих матеріалів вченими було знайдено новий вид рельєфу, який широко поширений на Венері. Барсуков та ін запропонували для нього назву «паркет» (маючи на увазі малюнок але не гладкість). Він так само не має прямих аналогів на Землі і складається із частих чергуються невисоких гряд пагорбів і долин. У ряді випадків у їхній розташуванні видно певна закономірність, а розташування сусідніх смуг гряд має ортогональний малюнок.
Таким чином на поверхні Венери переважають вулканічні і вулкана-тектонічні рівнини, є лавові плато, а ряд утворень може мати вулканічну природу.
Найвищим тектонічним спорудою на планеті є гірський масив Максвелл, що знаходиться в центральній частині Землі Іштар. Відомості про нього отримані з двох джерел: радіолокації супутників планети «Венери-15 і -16» та наземної радіолокації.
Для визначення віку Плато Лакшмі, Гор Максвелла і Землі Іштар в цілому і вулканічних рівнин навколишнього району використовувався вже згадуваний метод реєстрації щільності метеоритних кратерів на одиницю поверхні. Виходячи з модельних розрахунків і спираючись на відомості про щільність і віці кратерів на Меркурії, Місяці, Марсі, вчені (Барсуков та ін) прийшли до висновку, що ймовірний вік Плато Лакшмі і Землі Іштар в цілому 0,5 - 1 млрд. років і що стародавня кратерірованная поверхню, що відноситься до періоду максимуму метеоритного бомбардування (3,9 млрд. років), на Венері не збереглася, як і на Землі. На відміну від Землі, на Венері зберігаються кратери віком до 1 млрд. років, у той час як на Землі вони руйнуються за декілька мільйонів років.
Типовий метеоритний кратер на поверхні Венери
Незважаючи на величезні технічні труднощі, пов'язані з високими температурою і тиском, перші прямі телевізійні знімки поверхні планети з'явилися задовго до радіолокаційних бортових експериментів.
Вивітрювання гірських порід
На Землі вивітрювання відбувається під дією зміни температур, потоків води, опадів (особливо фазових переходів води), ерозії стерпної пилом і в результаті активності біосфери. Невелику роль можуть грати також сейсмічні явища. Нарешті, існує хімічне вивітрювання.
На Венері атмосфера підтримує постійну температуру поверхні, що залежить тільки від гіпсометричного рівня останньої. Добові коливання температури не перевищують одиниць кельвінів, широтної залежності температур на поверхні майже немає. Нагрівання поверхні вдень незначною частиною сонячної радіації, що досягає поверхні, не викликає помітних змін температури завдяки ефективному теплообміну з атмосферою. Таким чином, вивітрювання через зміни температур гірських порід і утворення в них механічних напружень виключається. Вода в рідкій фазі, будь-які інші опади і скільки-небудь значна вологість також виключаються. Згідно з існуючими уявленнями існування біосфери на Венері неможливо.
Місцеві руйнування гірських порід на планеті можуть відбуватися в результаті теплового ефекту вулканічних вивержень і дії потоків лави, якщо активний вулканізм існує на Венері в нинішню епоху. Проте подібні процеси мають локальний характер і обмежені в часі. Механічні руйнування відбуваються також в результаті тектонічних процесів (у тому числі сейсмічних явищ), з ознаками яких ми зустрічалися при описі поверхні планети (складчасті гори в обрамленні Плато Лакшмі, зруйновані скельні породи).
У цих умовах повільним, але постійно діючим фактором є хімічне вивітрювання в результаті термохімічних реакцій між поверхнею і атмосферою.
Головними агентами атмосфери, що викликають хімічне вивітрювання, є сірковмісні гази. Їх взаємодія з поверхнею призводить до зв'язування сірки в продуктах вивітрювання, що збагачує верхній шар грунту сіркою майже на два порядки порівняно з Землею.
Загальні уявлення про атмосферу Венери
Теплове радіовипромінювання
Венера має найбільш масивної атмосферою з усіх планет земної групи. Якщо відношення маси атмосфери до маси планети для Землі становить 0,86 х 10 -6, то для Венери воно в 110 разів більше:
0,96 х 10 -4.
Основні складові атмосфери - вуглекислий газ (96,5%) і азот (близько 3,5%). Всі інші гази, які знаходяться в атмосфері, разом узяті, не перевершують 0,1%. Тому в першому наближенні атмосферу Венери можна розглядати як сухий вуглекислий газ.
Тропосфера Венери (нижній «поверх» атмосфери, де температура майже лінійно падає з висотою) має високу щільність і володіє значною протяжністю. Так, нижче рівня, відповідного «нормальним» земних умов по тиску і температурі, знаходиться своєрідний газовий океан 50-кілометрової глибини, що складається з сильно стислого і нагрітого до високої температури газу. Навіть якщо б атмосфера Венери була вільна від аерозолів, спроба побачити поверхню планети крізь таку значну товщу газу була б безрезультатною. Завдяки сильному розсіювання (і часткового поглинання) світла атмосферою, остання практично непрозорою для зовнішнього спостерігача у всьому діапазоні частот, крім радіохвиль. Значно прозоріше атмосфера в діапазоні сантиметрових і дециметрових радіохвиль, де і вдалося вперше зареєструвати випромінювання нагрітої поверхні планети.
Сказане не означає, однак, що сонячне світло не проникає глибоко в атмосферу; в розсіяному вигляді він досягає поверхні планети.
Схема будови атмосфери Венери виглядає наступним чином. В інтервалі висот 47-70 км над поверхнею розташований протяжний шар туману середньої щільності, який за традицією називають хмарами Венери. Від земних вони відрізняються не тільки низькою щільністю, малим масовим вмістом і мікроскопічними розмірами частинок, але івесьма екзотичним складом: це дрібні краплі висококонцентрованою сірчаної кислоти. Хмар водного складу на Венері не буває, а относітеьное вміст водяної пари в атмосфері дуже мало, в 50 - 70 разів менше, ніж у земній атмосфері.
Верхня межа хмар у 65-70 км має розмитий характер і поступово переходить в надхмарних серпанок, що піднімається ще на 15-20 км. Димка має непостійну щільність, яка схильна до сильних змін з характерним часом близько року або менше. Нижня межа хмар у 47 км виражена досить чітко, але і нижче рівня 47 км є слабка серпанок, що тягнеться вниз також кілометрів на 15. Нижче 30 км атмосфера Венери практично вільна від аерозолів.
Як показують виміри, температура у поверхні на рівні радіусу 6051,6 км становить 735 К, тиск 92 бар. З висотою температура і тиск швидко падають. На рівні приблизно 53 км умови близькі до земних «нормальним»: від рівня з Т = 293 К, де р ~ 0,5 бар, до Т = 340 К, де р = 1 бар.
Високі температури в поверхні визначаються однією з головних особливостей атмосфери планети: сильним парниковим ефектом. Сонячна радіація проникає глибоко в атмосферу і поглинається поверхнею і атмосферою. Однак для довгохвильового теплового випромінювання атмосфера малопрозорий, що і створює високі температури в поверхні.
Факт високої температури поверхні був встановлений ще до початку зондування атмосфери Венери космічними апаратами, по радіофізичних досліджень планети (Майєр, 1963). Як будь-яке нагріте тіло, поверхня випромінює значну потужність в радіодіапазоні. Тому вимір яркостной температури радіовипромінювання можна пов'язати з термодинамічною температурою поверхні. До першим серйозним дослідженням цього роду відносяться роботи Майера та ін (1957, 1958).
Особливо велике число радіоастрономічних вимірювань було проведено з 1962 по 1970 р. Далі почалися прямі вимірювання на поверхні і проблема втратила актуальність. Найбільш високі температури спостерігаються в діапазоні 3-15 см, до 660 К.
Хімічний склад атмосфери
Докладні відомості про історію досліджень складу атмосфери планети можна знайти в монографії «Венера» (Цан та ін, 1983), а також в більш ранніх роботах і виданнях: Л. Янг (1974), Кузьмін і Маров (1974), Мороз (1981 ) та інших. У вивченні складу атмосфери велику роль зіграли як космічні, так і традиційні наземні, перш за все - спектрометричні дослідження (Конн та ін 1967).
Основна складова атмосфери планети - вуглекислий газ. Спектрометричний він був ототожнений в атмосфері Венери ще в 1932 р., в роботі Адамса і Данхем (1932). Проте до польоту «Венери-4» у 1967 р. оцінки його утримання значно коливалися. Вимірювання «Венери-4» і подальші більш точні вимірювання «Венери-5 і -6» практично закрили питання про основні складових.
Вуглекислий газ. Атмосфера Венери майже повністю складається з вуглекислого газу, який виділився з кори планети в процесі її дегазації. На перший погляд, на Венері запаси вуглекислого газу набагато більше, ніж на Землі. Різниця знижується на 2 порядки, якщо врахувати приблизно в 60 разів більша кількість вуглекислого газу, розчиненого в океанах Землі. Розчинений газ знаходиться в динамічній рівновазі з СО 2 в атмосфері і демпфує зміни його змісту. Постійна часу обміну для океану близька до 7 років. Проте справжнім резервуаром вуглекислого газу є карбонати в осадових породах Землі.
Азот. Причина підвищеного вмісту азоту в атмосфері, як передбачається, так само лежить у високій температурі поверхні, через що весь азот Венери перейшов в атмосферу.
Середня і верхня атмосфера
На Венері тропопауза - перехід від тропосфери до стратосфери - збігається з верхньою межею хмар. Тропопауза в земній атмосфері характеризується переходом до дуже малої вертикальному градієнту температури. Стратосфера Землі відрізняється швидким зростанням температури з висотою в інтервалі 35-55 км, що пояснюється присутністю озону, що поглинає короткохвильову частину сонячної радіації. «Озоновий» максимум температур припадає на інтервал 40-55 км, що надає земній профілю характерний вигляд.
В атмосфері Венери озон практично відсутній, і виділення області стратосфери досить умовно. Головна її особливість - переважання високоактивних фотохімічних реакцій, що відбуваються під дією короткохвильової частини сонячної радіації. У стратосфері утворюються основні продукти фотохімії Венери, в тому числі - сірчанокислотний аерозоль, який утворює хмари планети. Температура і тиск в стратосфері Венери падають з висотою, причому висотна залежність має складний характер. На рівні 70 км температура і тиск близькі до 210 До і 34 мбар, а у 110 км - до 170 К і 2 х 10 -3 мбар (у середньому). Падіння температури з висотою показує, що основна умова стратифікації не виконується, тому назва «стратосфера» не цілком годиться для розглянутої частини атмосфери. Більш підійшла б назва «фотохемосфера».
Якщо температура в області стратосфери слабо залежить від часу доби, то в інтервалі висот 105-130 км добові її зміни дуже великі. Називати цю область мезосферою можна тільки умовно, оскільки в земній мезосфері (висоти 50-80 км), температура значно падає з висотою, у той час як зміни температури в атмосфері Венери на відповідних за характеристиками висотах (110 - 130 км) мають добову залежність і з висотою можуть, як падати, так і зростати.
Далі, термосфера Венери значно холодніше. Незважаючи на те, що щільність потоку радіації на Венері вдвічі більше, ніж на Землі, денні температури області, розташованої над мезосферою Венери, дуже невисокі, всього 300-350 К. Ще дивніше виявилися нічні температури в тій же області, що становлять всього 100-130 До причому переходи від денних температур до нічних відбуваються дуже швидко, практично в сутінкової зоні, за 5-8 земних годин. Назва «термосфера», очевидно, не годиться для верхньої атмосфери Венери. Було запропоновано два роздільних найменування: термосфера - для денної частини і кріосфера («холодна сфера») - для нічної частини атмосфери вище 160 км. Механізм швидкого охолодження кріосфері є предметом досліджень.
Різке зниження температури в кріосфері вночі призводить до швидкого падіння тиску.
Зміна тиску повинно супроводжуватися перетіканням газу (на розглянутих висотах - з денною на нічну сторону) і переходом енергії з потенційної в кінетичну, тому що потоки газу опускаються. Швидкість охолодження нічного боку (кріосфері) залежить від кількості газу, що перетікає з денної сторони. Отже, один із висновків, який можна зробити з розгляду особливостей будови атмосфери Венери, полягає в тому, що поблизу рівня 100 км проходить природний розділ між двома частинами атмосфери: нижче 100 км добові зміни параметрів незначні, вище - спостерігаються сильно виражені добові варіації температури, щільності, тиску. Крім того, в інтервалі 140-180 км (підстава гетеросферу) спостерігається добова залежність складу атмосфери.
Іоносфера. Взаємодія з сонячним вітром
Як і Земля, Венера має іоносферою-областю високої щільності заряджених частинок, електронів та іонів. Концентрація заряджених частинок на денній стороні іоносфери лише в кілька разів менше, ніж в іоносфері Землі. Походження денний іоносфери пов'язано з поглинанням у верхній атмосфері найбільш короткохвильової частини ультрафіолетової сонячної радіації (вакуумного ультрафіолетового випромінювання). У результаті фотоіонізації газу фотонами великої енергії виникають потоки фотоелектронів, швидкість яких набагато перевищує теплову. Склад іонів залежить від складу нейтральної атмосфери, порушуємо випромінюванням, а також реакціями, які пов'язують іони, що утворилися, і масовими потоками останніх в іоносфері. У цілому іоносфера залишається нейтральною.
Значно більшу висотну протяжність має денна іоносфера. Непостійний профіль денний іоносфери Венери пов'язаний з низьким положенням іонопаузи, що є однією з головних особливостей іоносфери планети.
Причина полягає у відсутності у Венери скільки-небудь значного дипольного магнітного моменту. Магнітне поле Землі утворює магнітосферу, що захищає її від прямого впливу сонячного вітру. Положення ударної хвилі, де газодинамічне тиск сонячного вітру стає рівним магнітному тиску, для Землі можна вважати загальновідомим - на відстані 13 радіусів планети з соняшникової сторони. Тому іоносфера Землі закрита від сонячного вітру - іонізованої плазми, що рухається зі швидкістю близько 400 км / сек. Відсутність магнітного дипольного поля у Венери приводить до того, що сама іоносфера діє як перешкода на шляху сонячного вітру, утворюючи ударну хвилю.
Магнітні «джгути» є ще одним джерелом високої температури на планеті. «Джгути» виникають у вигляді своєрідних магнітно-струмових трубок. Завдяки магнітній гіровязкості, «джгути» зберігають цілісність і ведуть себе як своєрідні довгі канати, товщиною в кілька десятків кілометрів. Під дією магнітного поля іонопаузи і іонного шару «джгути» розтягуються за кінці і середовищ ній частиною вторгаються в іоносферу, зберігаючи своє сильне магнітне поле. Взаємодія «джгутів» з іоносферою призводить до розігрівання електронного компонента. Передбачається, що це - один з основних джерел розігріву.
Рис. Схема процесів в іоносфері та її взаємодії з сонячним вітром.
Уздовж іонопаузи проходить струмовий шар, що відокремлює область сильного магнітного поля від іоносфери. При локальному впливі сонячного вітру на іонопаузе утворюється жолоб, стінки якого можуть замкнутися з утворенням струмового трубки, що охоплює магнітне поле. Трубка з протікає по її поверхні струмом далі занурюється в іоносферу. У таких же нестабільності, але вигнутих убік перехідного шару, можуть утворитися «бульбашки» іоносфери, також охоплені струмом. Такі «бульки» далі несуться сонячним вітром. Поряд з цим, сонячним вітром можуть захоплюватися і великі обсяги плазми іоносфери у вигляді відійшли хмар і витягнутих стримерів.
ЕЛЕКТРИЧНА АКТИВНІСТЬ АТМОСФЕРИ
Пошук блискавок в атмосфері планети
До кінця 1978 грозові розряди в атмосфері Землі були унікальним явищем, не відомим ніде більше на інших планетах.
Радіовипромінювання Венери відкрито наприкінці 50-х років, з початком її радіоастрономічних досліджень. Уже в роботах Крауса (1956, 1957) передбачалося, що сплески радіошумів від Венери пов'язані з блискавками в атмосфері планети. Насправді радіовипромінювання виходить, головним чином, від сильно нагрітої поверхні планети і гарячих нижніх шарів тропосфери і до електричних розрядів відношення не має. Аналіз складу атмосфери, що виконувався апаратами серії «Венера» з 1967 по 1975 р., а пізніше «Венерою-11-14» і зондами апарату «Піонер - Венера», привів до проблеми освіти деяких малих газоподібних складових атмосфери. Можна припустити, що їх походження пов'язане з електричними розрядами в атмосфері.
В кінці 1978 р. до Венері наблизилися космічні апарати «Піонер - Венера», «Венера-11» і «Венера-12», а на початку 1982 р. - «Венера-13» і «Венера-14». Дослідження в 1978р. виконувалися за допомогою приладів «Гроза» і OEFD, а в 1982 р. - приладом «Гроза-2». Завдяки дослідженням електричної активності Венери, присутність частих електричних розрядів в атмосфері Венери більше не викликає сумнівів. Проте з'ясування їх природи вимагає подальших досліджень, так як обставини виникнення розрядів, схоже, пов'язані з рядом не цілком зрозумілих явищ. Так 21 грудня 1978 прилад «Гроза» на «Венері-12», а 25 грудня - на «Венері-11», спускаючись в атмосфері планети, зареєстрував безліч імпульсів електромагнітного поля, за характером вельми схожих на атмосферики віддалених земних блискавок.
Майже одночасно надійшли повідомлення про дивні явища, які, можливо, мають відношення до тієї ж проблеми. На висотах близько 12 км на всіх зондах апарату «Піонер - Венера» були пошкоджені деякі датчики, встановлені незалежно і на різних приладах. В якості ймовірної причини називалися електричні розряди.
Зв'язок блискавок з генерацією окремих хімічних компонентів в атмосфері Венери стала предметом аналізу багатьох робіт. Повідомлення про експерименти на «Венера» і апараті «Піонер - Венера», стимулювали інтерес до проблеми.
Де відбуваються розряди?
Щоб зрозуміти, як виникають розряди в атмосфері Венери і який механізм накопичення зарядів, необхідно знати, на якій висоті відбувається це явище. Як вже говорилося, радіорефракція свідчить на користь низкорасположенной джерела, але поки спираючись на експериментальні дані, вказати певну висоту джерела поля не вдається. Припущення про те, що розряди відбуваються в хмарному шарі, засноване на наступних міркуваннях. Добре відомо, що великі просторові заряди та пов'язані з ними блискавки виникають майже виключно в грозових хмарах. У деяких випадках спостерігається накопичення зарядів в зимових хмарах («зимові блискавки»). Відомі також молніевих розряди в пилових бурях і над извергающиеся вулканами. Нарешті, існує малодосліджене явище освіти блискавок (і, отже, присутності великих зарядів) при безхмарним атмосфері-«грім з ясного неба».
На Землі найбільші заряди спостерігаються в хмарах з частками складної структури, типу гірлянд, і з краплями переохолодженої води. Напруженість електричного поля велика також для хмар з крижаних кристалів;
якщо ж хмара складається тільки з рідких крапельок, напруженість виявляється низькою.
У хмарах Венери частки рідкі і, мабуть, мають один і той же склад, тому напруженість поля повинна бути невеликою. Крім того, ряд авторів висловлюють сумніви щодо можливості накопичення просторового заряду в середовищі, що містить аерозоль з сильного електроліту - сірчаної кислоти.
По суті, доводи на користь локалізації блискавок в хмарному шарі цим вичерпуються.
Таким чином:
Джерела електромагнітного випромінювання (розряди) можуть перебувати значно нижче хмарного шару, а механізм накопичення об'ємних зарядів може відрізнятися від земної.
Крім того в атмосфері Венери присутні численні електричні розряди, що спостерігаються на їхню електромагнітного випромінювання. Частота проходження імпульсів від одного джерела досягає двадцяти і більше в секунду.
ВИСНОВОК
У дослідженнях Венери з космічних апаратів, в період з кінця десятиліття 1960-х по середину 1980-х років радикально змінилися наші уявлення про цю найближчої до Землі планети. Починаючи з «Венери-4» - першого апарата, який проник в 1967 р. у вельми негостинну атмосферу планети, і до найбільш складних останніх апаратів, безперервно зростали складність завдань і проведених експериментів.
Рівень знань про Венеру нині настільки виріс, що спроба охопити різні галузі досліджень свідомо не може бути однаково успішною.
Десять проблем, сформульованих нижче, звичайно, не можуть охопити всіх завдань, що стоять перед дослідженнями майбутнього. Але всі вони об'єднуються взаємозв'язком і актуальністю завдань.
1. Вивчення тектоніки планети, завдяки подібності останньої з Землею, є надзвичайно цікавим і корисним не тільки як найважливіше питання фізики Венери, але і для розуміння процесів унікальною тектоніки Землі. Ключовим експериментом тут були б вимірювання теплових потоків з надр планети, дослідження її сейсмічної активності і внутрішньої будови.
2. Пошук активного вулканізму за допомогою різних методів - не тільки дозволить встановити рівень сучасної вулканічної активності планети, але і більш надійно оцінити вік її поверхні. Проведення паралельного аналізу складу грунту дозволить перейти до геохімічному районуванням планети.
3. Картуванням поверхні з високим дозволом з апаратів "Венера-15 і -16» охоплено близько половини території північної півкулі. Детальні радіоізображенія для південної півкулі дозволять вивчити глобальний розподіл рельєфу і отримати відомості про невідому поки зоні південних високих широт і провести їх геоморфологічних інтерпретацію.
4. Наявні дані про вміст благородних газів вже тепер досить докладні і будуть уточнюватися в подальшому. Але інтерпретаційна робота, зокрема, висновки про особливості походження й еволюції планети, потребують подальшої розробки.
5 Фундаментальним питанням є причини збіднення планети водою. Вкрай потрібні досить точні вимірювання відносини вмісту в атмосфері дейтерію і водню (протію).
6 Різкі коливання розподілу аерозольного населення хмарного шару неодноразово відзначалися в наземних і бортових вимірах. Настільки значні глобальні зміни характеристик аерозолів повинні мати в основі досить великомасштабні явища. Паралельні наземні патрульні поляриметричні вимірювання та прямий аналіз хімічного складу малих компонентів аерозолів і газової атмосфери безпосередніми методами послужать поясненню природи зазначених змін.
7. Завдяки вкрай повільного обертанню планети і, як наслідок - низькою величиною сил Коріоліса, великої протяжності атмосфери і положенню полярної осі, близьким до нормалі до площини орбіти, Венера представляє унікальну природну лабораторію для вивчення динаміки її атмосфери. Особливий інтерес представляють дослідження динамічних та структурних особливостей зон полярних комірів і самих полярних районів. Однією з цілей досліджень динаміки є пояснення механізму суперротаціі атмосфери.
8. Вивчення верхньої атмосфери та іоносфери Венери призвело до відкриття незвичайних видів її взаємодії із сонячним вітром, але залишило невирішеним безліч питань, зокрема, про будову хвоста магнітосфери, про природу порожнин в нічний іоносфері та ін Для їх вирішення необхідні як експериментальні, так і теоретичні дослідження. Багато цікавих проблем пов'язане з верхньою атмосферою, наприклад, механізми нетепловий дисипації, перенесення кисню на нічну сторону та інші.
9 Дослідження умов розвитку і збереження парникового ефекту в атмосфері планети, що одержує від Сонця менше енергії ніж Земля, являє подвійний інтерес. По-перше, це - особливість, яка визначає багато аспектів фізики Венери. По-друге - фактичні дані для розрахунків небезпеки техногенного забруднення атмосфери Землі.
10. Причини виникнення орбітально-обертальних резонансів (сумірності) планети відносно Сонця, Землі і Меркурія, а також повільного ретроградного руху залишаються невідомими і вимагають теоретичної розробки.
Висновок по реферату
Можна вважати, що найближче майбутнє в дослідженнях найближчих сусідів Землі - планет сонячної системи - Марса і Венери належить автоматів.
Але ми не сумніваємося, ні на хвилину, що коли-небудь, і може бути, скоріше, ніж ми думаємо, на курну грунт Марса і гарячу поверхню Венери ступить людина, посланець нашої рідної Землі.
Література
1. В.А. Бронштейн, Планета Марс. - М., 1977.
2. Л.В. КСАНФОМАЛИТИ, Планета Венера. - М.: Наука. Головна редакція фізико-математичної літератури, 1985.
3. Журнал «НЛО»: 02.2000, 05.2000, 07.2000, 09.2000.
Вуглекислий газ. Атмосфера Венери майже повністю складається з вуглекислого газу, який виділився з кори планети в процесі її дегазації. На перший погляд, на Венері запаси вуглекислого газу набагато більше, ніж на Землі. Різниця знижується на 2 порядки, якщо врахувати приблизно в 60 разів більша кількість вуглекислого газу, розчиненого в океанах Землі. Розчинений газ знаходиться в динамічній рівновазі з СО 2 в атмосфері і демпфує зміни його змісту. Постійна часу обміну для океану близька до 7 років. Проте справжнім резервуаром вуглекислого газу є карбонати в осадових породах Землі.
Азот. Причина підвищеного вмісту азоту в атмосфері, як передбачається, так само лежить у високій температурі поверхні, через що весь азот Венери перейшов в атмосферу.
Середня і верхня атмосфера
На Венері тропопауза - перехід від тропосфери до стратосфери - збігається з верхньою межею хмар. Тропопауза в земній атмосфері характеризується переходом до дуже малої вертикальному градієнту температури. Стратосфера Землі відрізняється швидким зростанням температури з висотою в інтервалі 35-55 км, що пояснюється присутністю озону, що поглинає короткохвильову частину сонячної радіації. «Озоновий» максимум температур припадає на інтервал 40-55 км, що надає земній профілю характерний вигляд.
В атмосфері Венери озон практично відсутній, і виділення області стратосфери досить умовно. Головна її особливість - переважання високоактивних фотохімічних реакцій, що відбуваються під дією короткохвильової частини сонячної радіації. У стратосфері утворюються основні продукти фотохімії Венери, в тому числі - сірчанокислотний аерозоль, який утворює хмари планети. Температура і тиск в стратосфері Венери падають з висотою, причому висотна залежність має складний характер. На рівні 70 км температура і тиск близькі до 210 До і 34 мбар, а у 110 км - до 170 К і 2 х 10 -3 мбар (у середньому). Падіння температури з висотою показує, що основна умова стратифікації не виконується, тому назва «стратосфера» не цілком годиться для розглянутої частини атмосфери. Більш підійшла б назва «фотохемосфера».
Якщо температура в області стратосфери слабо залежить від часу доби, то в інтервалі висот 105-130 км добові її зміни дуже великі. Називати цю область мезосферою можна тільки умовно, оскільки в земній мезосфері (висоти 50-80 км), температура значно падає з висотою, у той час як зміни температури в атмосфері Венери на відповідних за характеристиками висотах (110 - 130 км) мають добову залежність і з висотою можуть, як падати, так і зростати.
Далі, термосфера Венери значно холодніше. Незважаючи на те, що щільність потоку радіації на Венері вдвічі більше, ніж на Землі, денні температури області, розташованої над мезосферою Венери, дуже невисокі, всього 300-350 К. Ще дивніше виявилися нічні температури в тій же області, що становлять всього 100-130 До причому переходи від денних температур до нічних відбуваються дуже швидко, практично в сутінкової зоні, за 5-8 земних годин. Назва «термосфера», очевидно, не годиться для верхньої атмосфери Венери. Було запропоновано два роздільних найменування: термосфера - для денної частини і кріосфера («холодна сфера») - для нічної частини атмосфери вище 160 км. Механізм швидкого охолодження кріосфері є предметом досліджень.
Різке зниження температури в кріосфері вночі призводить до швидкого падіння тиску.
Зміна тиску повинно супроводжуватися перетіканням газу (на розглянутих висотах - з денною на нічну сторону) і переходом енергії з потенційної в кінетичну, тому що потоки газу опускаються. Швидкість охолодження нічного боку (кріосфері) залежить від кількості газу, що перетікає з денної сторони. Отже, один із висновків, який можна зробити з розгляду особливостей будови атмосфери Венери, полягає в тому, що поблизу рівня 100 км проходить природний розділ між двома частинами атмосфери: нижче 100 км добові зміни параметрів незначні, вище - спостерігаються сильно виражені добові варіації температури, щільності, тиску. Крім того, в інтервалі 140-180 км (підстава гетеросферу) спостерігається добова залежність складу атмосфери.
Іоносфера. Взаємодія з сонячним вітром
Як і Земля, Венера має іоносферою-областю високої щільності заряджених частинок, електронів та іонів. Концентрація заряджених частинок на денній стороні іоносфери лише в кілька разів менше, ніж в іоносфері Землі. Походження денний іоносфери пов'язано з поглинанням у верхній атмосфері найбільш короткохвильової частини ультрафіолетової сонячної радіації (вакуумного ультрафіолетового випромінювання). У результаті фотоіонізації газу фотонами великої енергії виникають потоки фотоелектронів, швидкість яких набагато перевищує теплову. Склад іонів залежить від складу нейтральної атмосфери, порушуємо випромінюванням, а також реакціями, які пов'язують іони, що утворилися, і масовими потоками останніх в іоносфері. У цілому іоносфера залишається нейтральною.
Значно більшу висотну протяжність має денна іоносфера. Непостійний профіль денний іоносфери Венери пов'язаний з низьким положенням іонопаузи, що є однією з головних особливостей іоносфери планети.
Причина полягає у відсутності у Венери скільки-небудь значного дипольного магнітного моменту. Магнітне поле Землі утворює магнітосферу, що захищає її від прямого впливу сонячного вітру. Положення ударної хвилі, де газодинамічне тиск сонячного вітру стає рівним магнітному тиску, для Землі можна вважати загальновідомим - на відстані 13 радіусів планети з соняшникової сторони. Тому іоносфера Землі закрита від сонячного вітру - іонізованої плазми, що рухається зі швидкістю близько 400 км / сек. Відсутність магнітного дипольного поля у Венери приводить до того, що сама іоносфера діє як перешкода на шляху сонячного вітру, утворюючи ударну хвилю.
Магнітні «джгути» є ще одним джерелом високої температури на планеті. «Джгути» виникають у вигляді своєрідних магнітно-струмових трубок. Завдяки магнітній гіровязкості, «джгути» зберігають цілісність і ведуть себе як своєрідні довгі канати, товщиною в кілька десятків кілометрів. Під дією магнітного поля іонопаузи і іонного шару «джгути» розтягуються за кінці і середовищ ній частиною вторгаються в іоносферу, зберігаючи своє сильне магнітне поле. Взаємодія «джгутів» з іоносферою призводить до розігрівання електронного компонента. Передбачається, що це - один з основних джерел розігріву.
Рис. Схема процесів в іоносфері та її взаємодії з сонячним вітром.
Уздовж іонопаузи проходить струмовий шар, що відокремлює область сильного магнітного поля від іоносфери. При локальному впливі сонячного вітру на іонопаузе утворюється жолоб, стінки якого можуть замкнутися з утворенням струмового трубки, що охоплює магнітне поле. Трубка з протікає по її поверхні струмом далі занурюється в іоносферу. У таких же нестабільності, але вигнутих убік перехідного шару, можуть утворитися «бульбашки» іоносфери, також охоплені струмом. Такі «бульки» далі несуться сонячним вітром. Поряд з цим, сонячним вітром можуть захоплюватися і великі обсяги плазми іоносфери у вигляді відійшли хмар і витягнутих стримерів.
ЕЛЕКТРИЧНА АКТИВНІСТЬ АТМОСФЕРИ
Пошук блискавок в атмосфері планети
До кінця 1978 грозові розряди в атмосфері Землі були унікальним явищем, не відомим ніде більше на інших планетах.
Радіовипромінювання Венери відкрито наприкінці 50-х років, з початком її радіоастрономічних досліджень. Уже в роботах Крауса (1956, 1957) передбачалося, що сплески радіошумів від Венери пов'язані з блискавками в атмосфері планети. Насправді радіовипромінювання виходить, головним чином, від сильно нагрітої поверхні планети і гарячих нижніх шарів тропосфери і до електричних розрядів відношення не має. Аналіз складу атмосфери, що виконувався апаратами серії «Венера» з 1967 по 1975 р., а пізніше «Венерою-11-14» і зондами апарату «Піонер - Венера», привів до проблеми освіти деяких малих газоподібних складових атмосфери. Можна припустити, що їх походження пов'язане з електричними розрядами в атмосфері.
В кінці 1978 р. до Венері наблизилися космічні апарати «Піонер - Венера», «Венера-11» і «Венера-12», а на початку 1982 р. - «Венера-13» і «Венера-14». Дослідження в 1978р. виконувалися за допомогою приладів «Гроза» і OEFD, а в 1982 р. - приладом «Гроза-2». Завдяки дослідженням електричної активності Венери, присутність частих електричних розрядів в атмосфері Венери більше не викликає сумнівів. Проте з'ясування їх природи вимагає подальших досліджень, так як обставини виникнення розрядів, схоже, пов'язані з рядом не цілком зрозумілих явищ. Так 21 грудня 1978 прилад «Гроза» на «Венері-12», а 25 грудня - на «Венері-11», спускаючись в атмосфері планети, зареєстрував безліч імпульсів електромагнітного поля, за характером вельми схожих на атмосферики віддалених земних блискавок.
Майже одночасно надійшли повідомлення про дивні явища, які, можливо, мають відношення до тієї ж проблеми. На висотах близько 12 км на всіх зондах апарату «Піонер - Венера» були пошкоджені деякі датчики, встановлені незалежно і на різних приладах. В якості ймовірної причини називалися електричні розряди.
Зв'язок блискавок з генерацією окремих хімічних компонентів в атмосфері Венери стала предметом аналізу багатьох робіт. Повідомлення про експерименти на «Венера» і апараті «Піонер - Венера», стимулювали інтерес до проблеми.
Де відбуваються розряди?
Щоб зрозуміти, як виникають розряди в атмосфері Венери і який механізм накопичення зарядів, необхідно знати, на якій висоті відбувається це явище. Як вже говорилося, радіорефракція свідчить на користь низкорасположенной джерела, але поки спираючись на експериментальні дані, вказати певну висоту джерела поля не вдається. Припущення про те, що розряди відбуваються в хмарному шарі, засноване на наступних міркуваннях. Добре відомо, що великі просторові заряди та пов'язані з ними блискавки виникають майже виключно в грозових хмарах. У деяких випадках спостерігається накопичення зарядів в зимових хмарах («зимові блискавки»). Відомі також молніевих розряди в пилових бурях і над извергающиеся вулканами. Нарешті, існує малодосліджене явище освіти блискавок (і, отже, присутності великих зарядів) при безхмарним атмосфері-«грім з ясного неба».
На Землі найбільші заряди спостерігаються в хмарах з частками складної структури, типу гірлянд, і з краплями переохолодженої води. Напруженість електричного поля велика також для хмар з крижаних кристалів;
якщо ж хмара складається тільки з рідких крапельок, напруженість виявляється низькою.
У хмарах Венери частки рідкі і, мабуть, мають один і той же склад, тому напруженість поля повинна бути невеликою. Крім того, ряд авторів висловлюють сумніви щодо можливості накопичення просторового заряду в середовищі, що містить аерозоль з сильного електроліту - сірчаної кислоти.
По суті, доводи на користь локалізації блискавок в хмарному шарі цим вичерпуються.
Таким чином:
Джерела електромагнітного випромінювання (розряди) можуть перебувати значно нижче хмарного шару, а механізм накопичення об'ємних зарядів може відрізнятися від земної.
Крім того в атмосфері Венери присутні численні електричні розряди, що спостерігаються на їхню електромагнітного випромінювання. Частота проходження імпульсів від одного джерела досягає двадцяти і більше в секунду.
ВИСНОВОК
У дослідженнях Венери з космічних апаратів, в період з кінця десятиліття 1960-х по середину 1980-х років радикально змінилися наші уявлення про цю найближчої до Землі планети. Починаючи з «Венери-4» - першого апарата, який проник в 1967 р. у вельми негостинну атмосферу планети, і до найбільш складних останніх апаратів, безперервно зростали складність завдань і проведених експериментів.
Рівень знань про Венеру нині настільки виріс, що спроба охопити різні галузі досліджень свідомо не може бути однаково успішною.
Десять проблем, сформульованих нижче, звичайно, не можуть охопити всіх завдань, що стоять перед дослідженнями майбутнього. Але всі вони об'єднуються взаємозв'язком і актуальністю завдань.
1. Вивчення тектоніки планети, завдяки подібності останньої з Землею, є надзвичайно цікавим і корисним не тільки як найважливіше питання фізики Венери, але і для розуміння процесів унікальною тектоніки Землі. Ключовим експериментом тут були б вимірювання теплових потоків з надр планети, дослідження її сейсмічної активності і внутрішньої будови.
2. Пошук активного вулканізму за допомогою різних методів - не тільки дозволить встановити рівень сучасної вулканічної активності планети, але і більш надійно оцінити вік її поверхні. Проведення паралельного аналізу складу грунту дозволить перейти до геохімічному районуванням планети.
3. Картуванням поверхні з високим дозволом з апаратів "Венера-15 і -16» охоплено близько половини території північної півкулі. Детальні радіоізображенія для південної півкулі дозволять вивчити глобальний розподіл рельєфу і отримати відомості про невідому поки зоні південних високих широт і провести їх геоморфологічних інтерпретацію.
4. Наявні дані про вміст благородних газів вже тепер досить докладні і будуть уточнюватися в подальшому. Але інтерпретаційна робота, зокрема, висновки про особливості походження й еволюції планети, потребують подальшої розробки.
5 Фундаментальним питанням є причини збіднення планети водою. Вкрай потрібні досить точні вимірювання відносини вмісту в атмосфері дейтерію і водню (протію).
6 Різкі коливання розподілу аерозольного населення хмарного шару неодноразово відзначалися в наземних і бортових вимірах. Настільки значні глобальні зміни характеристик аерозолів повинні мати в основі досить великомасштабні явища. Паралельні наземні патрульні поляриметричні вимірювання та прямий аналіз хімічного складу малих компонентів аерозолів і газової атмосфери безпосередніми методами послужать поясненню природи зазначених змін.
7. Завдяки вкрай повільного обертанню планети і, як наслідок - низькою величиною сил Коріоліса, великої протяжності атмосфери і положенню полярної осі, близьким до нормалі до площини орбіти, Венера представляє унікальну природну лабораторію для вивчення динаміки її атмосфери. Особливий інтерес представляють дослідження динамічних та структурних особливостей зон полярних комірів і самих полярних районів. Однією з цілей досліджень динаміки є пояснення механізму суперротаціі атмосфери.
8. Вивчення верхньої атмосфери та іоносфери Венери призвело до відкриття незвичайних видів її взаємодії із сонячним вітром, але залишило невирішеним безліч питань, зокрема, про будову хвоста магнітосфери, про природу порожнин в нічний іоносфері та ін Для їх вирішення необхідні як експериментальні, так і теоретичні дослідження. Багато цікавих проблем пов'язане з верхньою атмосферою, наприклад, механізми нетепловий дисипації, перенесення кисню на нічну сторону та інші.
9 Дослідження умов розвитку і збереження парникового ефекту в атмосфері планети, що одержує від Сонця менше енергії ніж Земля, являє подвійний інтерес. По-перше, це - особливість, яка визначає багато аспектів фізики Венери. По-друге - фактичні дані для розрахунків небезпеки техногенного забруднення атмосфери Землі.
10. Причини виникнення орбітально-обертальних резонансів (сумірності) планети відносно Сонця, Землі і Меркурія, а також повільного ретроградного руху залишаються невідомими і вимагають теоретичної розробки.
Висновок по реферату
Можна вважати, що найближче майбутнє в дослідженнях найближчих сусідів Землі - планет сонячної системи - Марса і Венери належить автоматів.
Але ми не сумніваємося, ні на хвилину, що коли-небудь, і може бути, скоріше, ніж ми думаємо, на курну грунт Марса і гарячу поверхню Венери ступить людина, посланець нашої рідної Землі.
Література
1. В.А. Бронштейн, Планета Марс. - М., 1977.
2. Л.В. КСАНФОМАЛИТИ, Планета Венера. - М.: Наука. Головна редакція фізико-математичної літератури, 1985.
3. Журнал «НЛО»: 02.2000, 05.2000, 07.2000, 09.2000.
[1] рифтообразования - закономірна стадія розвитку кори планети (освіта рухливих поясів, перетворення їх на гірські споруди, рифтогенезом).