Расстояние между Землей и Венерой
Венера, названная в честь древнеримской богини красоты, плодородия и процветания, расположена по соседству с Землей и по ряду характеристик чрезвычайно на нее похожа. Размеры и вес их почти одинаковы, обе имеют плотную атмосферу и расположены в «поясе жизни». Однако для существования белковых форм самая горячая планета Солнечной системы мало приспособлена. И хотя расстояние до Венеры меньше, чем до Марса, освоение человеком последнего намного предпочтительней.
Как далеко от Солнца находится Венера
Уникальность Венеры проявляется не только в ужасающей температуре на поверхности, составляющей +460°C, что превышает показатели даже ближайшего к Солнцу Меркурия, но и в особенностях вращения планеты вокруг светила. Это единственное тело в нашей планетной системе, которое движется почти по круговой орбите (у всех остальных планет она эллиптическая) и имеет осевое вращение против хода движения. Причем оно настолько медленное, что венерианский день, равный 243 земным, по продолжительности превышает год на этой планете (224,7 земных суток).
Среднее расстояние от Солнца до Венеры определяется в 108,208 млн км, что составляет 0,72 астрономических единицы (1 АЕ равна 150 млн км).
Колебания от этой отметки в космических масштабах минимальны:
- в перигелии (самой близкой к звезде точке) дистанция составляет 107,477 млн км;
- в афелии (наиболее удаленной) — 108,977 млн.
Минимальное, среднее и максимальное расстояние между Землей и Венерой
Из-за движения планет по самостоятельным орбитам расстояние между ними всегда представляет собой вариативный параметр, изменяющийся в каждый момент времени. Однако тысячелетние наблюдения за третьим по яркости (после Солнца и Луны) небесным телом создали достаточную научную базу, чтобы определить закономерность: находящаяся ближе к звезде Венера каждые 584 дня обгоняет Землю в их вращении вокруг светила. А значит ту же периодичность имеют и моменты наибольших сближений и отдалений планет друг от друга.
Математическое моделирование и расчеты дали следующие результаты:
- в момент нижнего соединения, когда Венера располагается в ближайшей к Земле точке, расстояние между ними составляет 38 млн км;
- в верхнем соединении, когда находится максимально далеко — 261 млн км;
- среднее расстояние — около 150 млн км.
Ближайшее верхнее соединение датируется 11.08.2019 г., когда Венера отдалилась на 259 млн км, а нижнее произошло 27.10.2018 — приближение составило 40,8 млн км.
История измерения расстояний
Попытки определить расстояние до Венеры предпринимались человеком с тех пор, как он осознал существование Вселенной и наличие в ней небесных тел. Поиск методологии занял тысячелетия, если принять во внимание, что на клинописных табличках из древнего Вавилона зафиксирована одна из первых подобных попыток. Постоянные наблюдения за планетой позволили определить, что она находится ближе к Солнцу, ее размеры, наличие атмосферы и относительное расстояние объекта от остальных тел системы. Не хватало только масштаба, чтобы относительные величины могли превратиться в километраж.
Прорыв в сфере определения межпланетных расстояний был совершен в 1762 г., когда в результате одновременных наблюдений за Марсом из Парижа в Европе и Кайенны в Южной Америке французские астрономы Джан Доменико Кассини и Жан Рише смогли определить количество километров до Красной планеты. Полученный показатель был не совсем точным из-за технических погрешностей, но близким к реальности. Он позволил масштабировать Солнечную систему и определить размер астрономической единицы, оказавшейся в 22 тыс. раз больше экваториального радиуса Земли.
В основу измерения был положен принцип измерения параллакса — углового смещения наблюдаемого объекта на фоне далеких звезд. Английский ученый Эдмунд Галлей разработал метод определения расстояния до Солнца путем наблюдения за прохождением Венеры по солнечному диску. И хотя сам он не дожил до этого события, в 1761 г. во все концы света были отправлены астрономические экспедиции, снимавшие показания наблюдений. Но на точность измерений вновь повлияло несовершенство инструментария. Достоверные данные были получены только в ходе наблюдений за транзитом Венеры в 1874 и 1882 гг.
С 60-х гг. XX в. стал использоваться радиолокационный метод определения расстояний. Принцип его заключается в том, что к небесному телу посылается мощный кратковременный радиоимпульс и принимается отраженный от объекта сигнал.
Сколько лететь до Венеры
Самым первым летательным аппаратом, достигшим Венеры, стала американская исследовательская станция «Маринер-2», запущенная 27 августа 1962 г. Чтобы долететь до цели, ей потребовалось 110 суток. В 2005 г. был отправлен последний межпланетный корабль «Венера-Экспресс», который, несмотря на последние достижения космической отрасли, добирался до объекта исследований 153 дня.
Такая разница объясняется целым рядом параметров, среди которых важнейшими являются определение скорости запуска и расчет траектории полета. Минимум времени потребуется аппарату для достижения Венеры, если он будет выведен на смежную орбиту, догонит объект и после этого сможет осуществить посадку или стать его искусственным спутником. Однако для того, чтобы сделать полет дешевле, а проект экономически выгодным, необходимо сокращение количества топлива в разгонном блоке, что ведет к увеличению времени в пути.
Источник
Расстояние от Солнца до Венеры
Венеру не зря называют сестрой Земли. Между планетами наблюдается множество схожих характеристик. Хотя если вспомнить об адском нагреве соседки, то понимаешь, что в процессе ее развития что-то пошло не по плану. Каким-то образом сформировалась плотная атмосфера и перед нами самая горячая планета в Солнечной системе.
Это интересно, если вспомнить, что по дистанции Венера стоит лишь на втором месте от звезды, но опережает по температурной отметке Меркурий. Давайте внимательно изучим какое расстояние от Солнца до Венеры.
Расстояние от Солнца до Венеры
Пока все солнечные планеты следуют по эллиптической орбите, Венера игнорирует это и считается наиболее круговой. Средняя дистанция от Венеры к Солнцу – 108 208 000 км. Колебания от этой отметки доходят до 107 477 000 км (перигелий) и 108 939 000 км (афелий).
Сравнение орбиты Земли и Венеры
Если сравнить с земными показателями, то заметим, что средняя удаленность Земли от Солнца составляет 149 598 020 км и колеблется между 147 095 000 км и 152 100 000 км.
У Марса средний показатель расстояния – 227 939 200 км. Но из-за высокого эксцентриситета (0.0934) удаленность меняется от 206 700 000 км до 249 200 000 км.
Потрясающий вид на транзит Венеры, запечатленный 5 июня 2012 года
Самый высокий эксцентриситет у Меркурия. Пока средняя удаленность достигает 57 909 050 км, то способна меняться от 46 001 200 км до 69 816 900 км.
Вы могли уже отметить, что Венера выделяется среди всех представителей. К тому же у нее уходит 224.7 дней на орбитальный проход при скорости в 35.02 км/с.
Это еще один сюрприз. Пока все солнечные планеты совершают обороты в сторону орбитального пути, ретроградная Венера делает это в противоположной направленности. К тому же сам процесс крайне медленный и один осевой оборот охватывает 243 дня.
Ученые считают, что на ситуацию повлияло два крупных столкновения в прошлом. Первое создало спутник, а второе изменило направление вращения.
Художественная интерпретация столкновения Земли и Тейи, случившегося 4.5 миллиардов лет назад
Каждая планета обладает собственными изюминками. Хотя Венера и сестра нам, но все же способна испепелить своих гостей дотла и полить их кислотными дождями. Теперь вы узнали больше о расстоянии от Венеры до Солнца.
Источник
Какое расстояние от Солнца до планеты Венера — минимальное, максимальное и среднее
Венера – вторая по счету планета, ближе нее к Солнцу располагается только Меркурий. Какая дистанция отделяет ее от звезды?
Надо заметить, что орбиты планет являются не идеальными окружностями, а эллипсами. Поэтому дистанция от звезды до планеты изменяется. Для Венеры это расстояние колеблется от минимального значения — 107,5 млн км (0,718 a.e.) до 108,9 млн км (0,728 a.e.). Среднее же расстояние составляет 108,2 млн км (0,723 a.e.). Видно, что изменения дистанции между планетой и звездой незначительны. Это связано с тем, что эксцентриситет венерианской орбиты равен всего 0,0068 (самое низкое значение для планет Солнечной системы). Эксцентриситет является мерой того, насколько сильно орбита небесного тела далека от окружности.
Иногда Венера приближается к Земле на расстояние всего в 40 млн км, так близко к нам не подходит ни одна планета. Однако в другие моменты времени расстояние между планетами увеличивается до 259 млн км. Из-за малого расстояния до Венеры она является самым ярким объектом на небосводе после Солнца и Луны.
Венера по многим параметрам очень похожа на Землю. Её радиус составляет 6051 км, а земной равен 6371 км. Объем Венеры составляет 85% от земного, а её масса – 81,5% от массы Земли. В результате и сила тяжести равна 90% от земной гравитации. Это делает Венеру привлекательной для колонизации.
Однако венерианский климат, наоборот, крайне экстремальный. Температура на планете доходит 476° С, причем она почти не снижается ночью. Давление атмосферы примерно в 100 раз превышает то давление, которое фиксируется у поверхности Земли. Состоит атмосфера на 96% из углекислого газа, который создает парниковый эффект, разогревающий планету до экстремальных значений. Однако это не значит, что человек никогда не сможет ступить на поверхность Венеры. Если гигантские зеркала закроют ее от солнечных лучей, то она охладится, после чего углекислый газ выпадет в виде осадков, и тогда давление на планете понизится. На такой идее основаны планы по колонизации этой планеты.
Список использованных источников
Источник
Измерение расстояний в мировом пространстве
П. П. Добронравин
Цель этой статьи — изложить вкратце способы, которыми астрономы измеряют расстояния до тел солнечной системы — Луны и Солнца. Определению расстояний более отдаленных объектов — звезд и туманностей — мы посвятим другую статью в с дном из ближайших номеров нашего журнала.
Способы, применяемые астрономами для определения расстояния до близких к нам небесных тел, в принципе те же самые, которые применяют геодезисты при съемочных работах, землемеры, саперы, артиллеристы и т. д.
Как измерить расстояние до предмета, подойти к которому нельзя, например, до дерева на противоположной стороне реки (рис. 1)?
Топограф или землемер поступит просто. Он отложит на «своем» берегу линию АВ и измерит ее длину. Затем, став на один конец линии в точку А, измерит угол CAB — между направлением своей линии и направлением на предмет С. Перейдя в точку В он измерит угол СВА. А дальше можно поступить двумя способами: можно отложить на бумаге линию АВ в масштабе и построить на ее концах углы CAB и СВА, пересечение сторон которых и дает на плане точку С. Расстояние ее от точек А и В (да и от любой другой точки, отмеченной на плане) представит соответствующее действительное расстояние в том же самом масштабе, в котором изображена линия АВ. Или же можно по формулам тригонометрии, зная одну сторону треугольника и два его угла, вычислить все другие его линии, в том числе и высоту СН — расстояние точки С — далекого дерева до проведенной землемером линии АВ.
Точно так же поступили и астрономы, определяя расстояние до Луны. Если в один и тот же момент два наблюдателя сфотографируют небо с Луной из двух далеких друг от друга мест А и В (рис. 2) и затем сравнят свои снимки, они увидят, что положение Луны относительно звезд несколько различно. Например, звезда Е на снимке наблюдателя А будет видна к северу от Луны, а у наблюдателя В — к югу.
Измеряя снимки или, что проще, определяя положение Луны на небе в двух местах с помощью специальных телескопов, снабженных угломерными приспособлениями, можно по видимому смещению Луны найти и ее расстояние до Земли. Вспомним одну простую теорему из геометрии — сумма углов в четырехугольнике равна 360° — и применим ее к Земле и Луне.
Измерения дадут величину углов z1 и z2 — углов между вертикальным направлением в обоих местах и направлением на Луну. Предположим, для простоты, что места А и В лежат на одном меридиане, т. е. на круге, проходящем через оба полюса Земли. ЕЕ — земной экватор и утлы φ 1 и φ2 —географические широты обоих мест.
Применяя теорему к четырехугольнику OALB, где О — центр Земли, найдем, что
По известным углам найдем угол р, под которым из центра Луны видна линия АВ. Длина линии АВ известна, так как известен радиус Земли и положение мест наблюдения А и В. По длине этой линии и углу р, так же как и в случае недоступного предмета, можно вычислить расстояние до Луны.
Угол, под которым из центра Луны или другого небесного тела видна линия, длиной равная радиусу Земли, называется параллаксом этого небесного светила. Измерив угол р для любой линии АВ, можно вычислить и параллакс Луны.
Такие измерения были сделаны еще древними греками. Современные точные намерения дают для параллакса Луны на ее среднем расстоянии от Земли величину немного меньше градуса — 57′ 2″,7, т. е. Земля видна с Луны как диск диаметром почти в 2° (в 4 раза больше диаметра видимого нами диска Луны).
Отсюда следует между прочим тесьма интересный вывод: жители Луны (если бы они были там) с большим правом смогли бы сказать, что Земля служит для освещения Луны, чем мы говорим обратное. В самом деле: диск Земли, видимый с Луны, по площади в 14 раз больше видимого нами диска Луны; а так как каждый участок поверхности диска Земли отражает в 6 раз больше света (из-за наличия атмосферы), чем такой же участок диска Луны, то Земля посылает на Луну в 80 раз больше света, чем Луна на Землю (при одинаковых фазах).
По параллаксу Луны сейчас же находим, что расстояние до нее в 60,267 раз больше радиуса Земли или равно 384 400 км.
Однако — это среднее расстояние: путь Луны не точный круг, и Луна, обращаясь вокруг Земли, то подходит к ней на 363000 км, то удаляется на 405 000 км.
Так решается первая, самая простая задача — измерение расстояния до самого близкого к нам небесного тела. Это сравнительно не трудно, потому что видимое смещение Луны велико, и его можно было измерить с помощью даже тех примитивных приборов, которыми пользовались древние астрономы.
Чему равно расстояние до Солнца
Казалось бы, можно применить тот же самый способ и для измерения расстояния: до Солнца — произвести одновременные наблюдения в двух местах, вычислить углы четырехугольников и треугольников, и задача решена. На деле, однако, обнаружилось весьма много трудностей.
Уже древние греки установили, что Солнце во много раз дальше Луны, но во сколько именно — установить не смогли.
Древнегреческий астроном Аристарх нашел, что Солнце в 20 раз дальше Луны; это измерение было неверно. В 1650—1675 гг. голландские и французские астрономы показали, что Солнце дальше Луны примерно в 400 раз. Стало понятным, почему не удавались попытки обнаружить видимое смещение Солнца, как это удалось сделать для Луны. Ведь параллакс Солнца в 400 раз меньше параллакса Луны, всего около 1/400 градуса, или 9 сек. дуги. А это значит, что даже при наблюдении с двух мест Земли, лежащих на противоположных концах диаметра Земли, например с северного и южного полюсов, видимое смещение Солнца было бы равно видимой толщине проволоки в 0,1 мм (человеческий волос) при рассматривании ее с расстояния в 1,5 м. Величина ничтожная, и заметить ее трудно, хотя и возможно с помощью точного угломерного прибора.
Но возникают большие добавочные трудности. Луну наблюдают ночью и ее положение сравнивают с положениями соседних звезд. Днем звезд не видно, и сравнивать положение Солнца не с чем, приходится целиком полагаться на разделенные круги самого прибора. Прибор нагревается лучами Солнца, различные части его деформируются, вызывая появление новых ошибок. Да и сам воздух, нагретый лучами Солнца, неспокоен, край Солнца кажется волнующимся, дрожащим, по небу как бы бегут волны. Погрешности наблюдений будут больше той величины, которую необходимо измерить. От самого простого метода пришлось отказаться и пойти обходными путями.
Наблюдения видимых движений планет производились еще в глубокой древности. Из сравнения этих наблюдений с современными удалось с очень большой точностью определить время обращения планет вокруг Солнца. Так например, мы знаем что Марс совершает свой оборот в 1,8808 земных года. Но третий закон Кеплера говорит: «Квадраты времен обращения планет относятся, как кубы их средних расстояний от Солнца». Отсюда, принимая за единицу среднее расстояние Земли от Солнца, можно вычислить, что среднее расстояние Марса равно 1,5237. Таким путем можно построить точный «план» солнечной системы, нанести орбиты планет, Земли, комет, но у плана будет не хватать «мелочи» — масштаба. Мы сможем уверенно сказать, что Венера в 1,38 раза ближе к Солнцу, чем Земля, а Марс в 1,52 раз дальше, но ничего не будем знать о том, сколько же километров от Венеры или Земли до Солнца. Достаточно, однако, найти хотя бы одно из расстояний в километрах: мы получим в свои руки масштаб и, пользуясь им, сможем измерить любое расстояние на плане.
Именно этот способ был применен для измерения расстояния от Солнца до Земли. Меркурий и Венера находятся ближе к Солнцу, чем Земля. Может оказаться, что когда Земля и Венера будут находиться по одну сторону от Солнца, — центры Солнца и обеих планет окажутся на одной «прямой линии (рис. 3). Венера будет видна с Земли на диске Солнца. Расстояние от Земли до Венеры будет почти в 4 раза меньше расстояния до Солнца, а параллакс ее почти в 4 раза больше параллакса Солнца. Кроме того, нужно будет определить положение Венеры относительно центра Солнца, что можно сделать гораздо точнее, чем определение видимого положения Солнца (ошибки, присущие инструменту, влияют значительно меньше при определении относительного положения двух небесных тел).
Если бы движение Земли и Венеры происходило в одной и той же плоскости, то «прохождения Венеры по диску Солнца» наблюдались бы каждый раз, когда Венера, движущаяся быстрее Земли, обгоняет ее, т. е. примерно раз в 1 год и 7 мес. Но плоскости путей Земли и Венеры наклонены друг к другу. Обгоняя Землю, Венера проходит выше или ниже Солнца и не может быть наблюдаема, так как она повернута к Земле темной, не освещенной Солнцем стороной. Мы увидим ее на диске Солнца лишь в том случае, если и «обгон» будет происходить вблизи линии пересечения плоскостей орбит обеих планет.
Такое «счастливое совпадение» случается не часто. После одного прохождения второе следует через 8 лет, но зато следующее — лишь через 105—120 лет. Впервые явление наблюдали в 1639 г. Следующие прохождения — 1761, 1769, 1874 и 1882 гг. наблюдались уже весьма тщательно для определения точного расстояния до Солнца. Для наблюдения последних двух прохождений было снаряжено большое число специальных экспедиций. Наблюдатели в далеко расположенных пунктах с наибольшей доступной точностью наблюдали моменты начала и конца явления, а также положение Венеры на диске Солнца. При наблюдениях последних прохождений применялось уже фотографирование Солнца. Видимый путь Венеры по диску Солнца будет несколько смещен у обоих наблюдателей (рис. 3). Из величины смещения можно вычислить расстояние от Земли до Венеры, т. е. найти тот ключ, масштаб, которого недоставало в построенном плане солнечной системы. Наблюдений прохождений Венеры дали для параллакса Солнца величину 8″,86 и для расстояния Солнца — 148 000 000 км.
Два ближайших прохождения Венеры по диску Солнца будут наблюдаться 8 июня 2004 г. и 6 июня 2012 г.
Могут наблюдаться и прохождения по диску Солнца ближайшей к Солнцу планеты — Меркурия. Они бывают значительно чаще, чем прохождения Венеры, но представляют несравненно меньше интереса для определения расстояния до Солнца: в момент прохождения расстояние от Земли до Меркурия составляет около 90 млн. км, и параллакс его лишь в 1,5 раза больше параллакса Солнца.
Другое удобное расположение планет бывает тогда, когда Земля, двигаясь быстрее Марса, перегоняет его (рис. 4). В это время Марс виден на ночном небе в противоположном от Солнца направлении, почему такие положения его и называются противостояниями. Расстояние между Землей и Марсом уменьшается в среднем до 78 млн. км. Однако орбита Марса сильно отлична от круга, и если сближение Марса и Земли происходит в августе — сентябре, расстояние до Марса может быть всего 56 млн. км. Марс виден всю ночь, и его положение можно очень точно определить, пользуясь как опорными точками близкими звездами.
Наблюдения из двух пунктов дадут параллакс Марса, а отсюда можно вычислить его расстояние и по нему — масштаб к плану солнечной системы. Приближения Марса и Земли — противостояния Марса — повторяются приблизительно через 2 года и 2 мес., а так называемые «великие противостояния», когда Марс ближе всего к Земле, — раз в 15 —17 лет. Последнее «великое противостояние» было 24 августа 1924 г., а следующее будет 23 июля 1939 г. Каждое противостояние используется не только для определения расстояния, но и для физических наблюдений самого Марса.
Еще ближе к Земле может подойти Эрос, одна из семейства малых планет, орбиты большинства которых лежат между орбитам Марса и Юпитера. Орбита Эроса очень сильно отлична от круга, и значительная часть ее лежит даже внутри орбиты Марса (рис. 5). В некоторых случаях расстояние между Землей и Эросом может уменьшаться до 22 млн. км, т. е. до 1/7 расстояния Солнца, довольно близко Эрос подходил к Земле в 1900—1901 гг. (на 48 млн. км) и в 1930— 1931 гг. (на 26 млн. км). Эрос наблюдался в это время, как звездочка, положение которой среди других звезд может быть определено весьма точно.
Нужно заметить, что для определения параллакса по наблюдениям Эроса не нужно обязательно производить наблюдения из двух далеких пунктов. Вращение Земли вокруг оси уносит с собой наблюдателя и, если он находится на экваторе, за 12 час. вращение Земли перенесет его на расстояние, равное диаметру Земли, или 12,7 тыс. км. Наблюдатель, расположенный к северу или к югу от экватора, переместится меньше. И если снимки Эроса произведены в начале и в конце ночи, — они равносильны снимкам, сделанным на большом расстоянии друг от друга. Нужно, конечно, принять во внимание движение Земли и Эроса по орбитам за время между снимками.
Существуют ещё другие способы измерения расстояния до Солнца, но они не являются основными, и рассматривать их мы не имеем возможности. Между прочим такой же метод использовался древними и для определения параллакса Луны.
Сопоставление всех наиболее точных определений дает для параллакса Солнца величину 8″,803 с возможной ошибкой в 0″,001, а отсюда — среднее расстояние Земли равно 149 450 000 км с возможной ошибкой в 17 000 км.
Среднее расстояние Солнца—Земля является основным для выражения других расстояний в солнечной системе и названо «астрономической единицей». Но действительное расстояние до Солнца может отличаться от среднего, так как путь Земли около Солнца — не круг, а эллипс. В июле расстояние до Солнца на 2,5 млн. км больше среднего, а в январе на столько же меньше.
Астрономическая единица есть та мера, которой мы измеряем «не только все расстояния до тел солнечной системы, но и расстояния самых далеких звезд, туманностей и звездных скоплений. Словом, это та мера, при помощи которой мы определяем масштаб строения вселенной. Поэтому на определения ее потрачено много усилий, и известна она современной науке с большой точностью.
Может показаться, что указанная выше ошибка в 17 000 км велика; но не надо забывать, что эта ошибка составляет лишь немногим больше 0,0001 всей астрономической единицы. Представим себе, что мы измерили длину комнаты в 9 м и при этом измерении ошиблись всего лишь на 1 мм. По сравнению с длиной комнаты эта ошибка соответствует точности, с которой известно среднее расстояние Земли от Солнца. Но если попробовать на самом деле измерить длину в 9 м с ошибкой в 1 мм, — это окажется совсем не так просто: потребуется большое внимание и хорошие измерительные инструменты, чтобы обеспечить такую точность при обыкновенном измерении по гладкому полу, во всех точках доступному измерителю. Тем более нужно отдать должное точности, с которой произведено измерение через межпланетное пространство расстояния до Солнца, к которому ни один человек ее приближался ближе чем на 147 млн. км, — расстояние, которое пушечное ядро сможет пролететь, двигаясь со скоростью 1000 м/сек, только в 4,5 года.
Источник