Как венера обращается вокруг солнца

Венера

Венера – вторая от Солнца планета Солнечной системы, названная в честь римской богини любви. Это один из самых ярких объектов на небесной сфере, «утренняя звезда», появляющаяся в небе на рассвете и на закате. Венера во многом похожа на Землю, однако вовсе не так дружелюбна, как кажется издали. Условия на ней совершенно непригодны для возникновения жизни. Поверхность планеты скрыта от нас атмосферой из углекислого газа и облаками серной кислоты, создающими сильнейший парниковый эффект. Непрозрачность облаков не позволяет изучить Венеру подробно, посему она до сих пор остается для нас одной из самых загадочных планет.

Краткая характеристика

Венера обращается вокруг Солнца на расстоянии 108 млн. км, и эта величина практически постоянна, поскольку орбита планеты почти идеально круговая. При этом расстояние до Земли изменяется ощутимо – от 38 до 261 млн. км. Радиус Венеры в среднем составляет 6052 км, плотность – 5,24 г/см³ (плотнее, чем земная). Масса равна 82% от массы Земли – 5·10 24 кг. Ускорение свободного падения также близко к земному – 8,87 м/с². Спутников у Венеры нет, однако вплоть до XVIII века предпринимались неоднократные попытки их поиска, не увенчавшиеся успехом.

Полный круг по орбите планета совершает за 225 дней, а сутки на Венере самые длинные во всей Солнечной системе: они длятся целых 243 дня, – дольше, чем венерианский год. Венера движется по орбите со скоростью 35 км/с. Наклон орбиты к плоскости эклиптики довольно существенен – 3,4 градуса. Ось вращения практически перпендикулярна плоскости орбиты, благодаря чему северное и южное полушария освещаются Солнцем почти одинаково, и смена сезонов на планете отсутствует. Еще одна особенность Венеры в том, что направления ее вращения и обращения не совпадают, в отличие от других планет. Предполагается, что это связано с мощным столкновением с крупным небесным телом, изменившим ориентацию оси вращения.

Венеру относят к планетам земного типа, а также называют сестрой Земли из-за схожести размеров, масс и состава. Но условия на Венере сложно назвать похожими на земные. Ее атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа, самая плотная среди всех планет того же типа. Атмосферное давление больше земного в 92 раза. Поверхность обволакивают густые облака серной кислоты. Для видимого излучения они непрозрачны, даже с искусственных спутников, что долгое время мешало увидеть, что находится под ними. Только радиолокационные методы впервые позволили изучить рельеф планеты, так как венерианские облака оказались прозрачными для радиоволн. Было выяснено, что на поверхности Венеры есть множество следов вулканической активности, однако действующих вулканов найдено не было. Кратеров очень мало, что говорит о «молодости» планеты: ее возраст – около 500 млн. лет.

Образование

Венера по своим условиям и особенностям движения очень отличается от других планет Солнечной системы. И до сих пор невозможно дать ответ на вопрос, в чем причина такой уникальности. Прежде всего, является ли это результатом естественной эволюции или же геохимических процессов, обусловленных близостью к Солнцу.

Согласно единой гипотезе происхождения планет в нашей системе, все они возникли из гигантской протопланетной туманности. Благодаря этому состав всех атмосфер долгое время был одинаковым. Спустя некоторое время только холодные планеты-гиганты смогли удержать самые распространенные элементы – водород и гелий. С более близких к Солнцу планет эти вещества были фактически «сдуты» в космическое пространство, и в их состав вошли более тяжелые элементы – металлы, оксиды и сульфиды. Атмосферы планет образовывались прежде всего за счет вулканической активности, и их изначальный состав зависел от состава вулканических газов в недрах.

Атмосфера

Венера обладает очень мощной атмосферой, скрывающей от непосредственного наблюдения свою поверхность. Большая ее часть состоит из углекислого газа (96%), 3% составляет азот, а других веществ – аргона, водяного пара и других – и того меньше. Кроме того, в атмосфере в большом объеме присутствуют облака серной кислоты, и именно они делают ее непрозрачной для видимого света, однако инфракрасное, микроволновое и радиоизлучение через них проходят. Атмосфера Венеры в 90 раз массивнее земной, а также гораздо горячее – температура ее составляет 740 К. Причина такой нагретости (больше, чем на поверхности более близкого к Солнцу Меркурия) кроется в парниковом эффекте, возникающем из-за высокой плотности углекислого газа – основной составляющей атмосферы. Высота венерианской атмосферы около 250-350 км.

Атмосфера Венеры постоянно и очень быстро циркулирует и вращается. Период ее вращения во много раз меньше, чем у самой планеты, – всего 4 суток. Скорость ветра также огромна – около 100 м/с в верхних слоях, что гораздо больше, чем на Земле. Однако на небольших высотах движение ветров существенно ослабевает и достигает лишь порядка 1 м/с. На полюсах планеты формируются мощные антициклоны – полярные вихри, имеющие S-образную форму.

Как и земная, венерианская атмосфера состоит из нескольких слоев. Нижний слой – тропосфера – наиболее плотный (99% от общей массы атмосферы) и простирается на высоту в среднем 65 км. Из-за высокой температуры поверхности нижняя часть этого слоя самая горячая в атмосфере. Скорость ветра здесь также невысока, но с увеличением высоты она увеличивается, а температура и давление уменьшаются, и на высоте примерно 50 км уже приближаются к земным значениям. Именно в тропосфере наблюдается наибольшая циркуляция облаков и ветров, и наблюдаются погодные явления – вихри, ураганы, мчащиеся с огромной скоростью, и даже молнии, которые здесь бьют в два раза чаще, чем на Земле.

Между тропосферой и следующим слоем – мезосферой – находится тонкая граница – тропопауза. Здесь условия наиболее схожи с условиями на земной поверхности: температура от 20 до 37 °C, а давление приблизительно такое же, как на уровне моря.

Мезосфера занимает высоты от 65 до 120 км. Нижняя ее часть имеет почти постоянную температуру 230 К. На высоте около 73 км начинается облачный слой, и здесь температура мезосферы постепенно уменьшается с высотой до 165 К. Примерно на высоте 95 км начинается мезопауза, и здесь атмосфера снова начинает нагреваться до значений порядка 300-400 К. Такая же температура и у лежащей выше термосферы, простирающейся до верхних границ атмосферы. Стоит отметить, что в зависимости от освещенности Солнцем поверхности планеты температуры слоев на дневной и ночной стороне существенно отличаются: например, дневные значения для термосферы около 300 К, а ночные – всего около 100 К. Кроме того, на Венере также существует протяженная ионосфера на высотах 100 – 300 км.

На высоте 100 км в атмосфере Венеры имеется озоновый слой. Механизм его образования аналогичен земному.

Собственного магнитного поля на Венере нет, однако есть индуцированная магнитосфера, образованная потоками ионизированных частиц солнечного ветра, приносящих за собой магнитное поле звезды, вмороженное в корональное вещество. Силовые линии индуцированного магнитного поля как бы обтекают планету. Но из-за отсутствия собственного поля солнечный ветер беспрепятственно проникает в ее атмосферу, провоцируя ее отток через магнитосферный хвост.

Плотная и непрозрачная атмосфера практически не позволяет солнечному свету достигать поверхности Венеры, поэтому ее освещенность очень невысока.

Строение

Фотография с межпланетного космического аппарата

Информация о рельефе и внутреннем строении Венеры стала доступна сравнительно недавно благодаря развитию радиолокации. Съемки планеты в радиодиапазоне позволили создать карту ее поверхности. Известно, что более 80% поверхности залито базальтовой лавой, и это говорит о том, что современный рельеф Венеры образован в основном вулканическими извержениями. И действительно, на поверхности планеты очень много вулканов, особенно мелких, диаметром около 20 километров и высотой 1,5 км. Есть ли среди них действующие, на данный момент сказать невозможно. Кратеров же на Венере гораздо меньше, чем на других планетах земной группы, поскольку плотная атмосфера препятствует проникновению сквозь нее большинства небесных тел. Кроме того, космические аппараты обнаружили на поверхности Венеры возвышенности высотой до 11 км, занимающие около 10% всей площади.

Единой модели внутреннего строения Венеры не разработано и по сей день. По наиболее вероятной из них, планета состоит из тонкой коры (около 15 км), мантии толщиной более 3000 км и массивного железно-никелевого ядра в центре. Отсутствие магнитного поля на Венере может объясняться отсутствием в ядре движущихся заряженных частиц. Это означает, что ядро планеты твердое, поскольку в нем не происходит движения вещества.

Наблюдение

Поскольку из всех планет Венера наиболее близко подходит к Земле и потому видна на небе наиболее ярко, наблюдение ее не составит особого труда. Она видна невооруженным глазом даже в дневное время, ну а ночью или в сумерки Венера предстает перед взором самой яркой «звездой» на небесной сфере со звездной величиной -4,4 m . Благодаря такой внушительной яркости планету можно наблюдать в телескоп даже днем.

Как и Меркурий, Венера сильно не удаляется от Солнца. Максимальный угол ее отклонения – 47 ° . Удобнее всего наблюдать ее незадолго до восхода или сразу после заката, когда Солнце еще находится за горизонтом и своим ярким светом не препятствует наблюдению, а небо еще недостаточно темное для того, чтобы планета светилась слишком ярко. Поскольку детали на диске Венеры едва уловимы при наблюдениях, необходимо использовать качественный телескоп. И даже в него скорее всего только сероватый круг без каких-либо подробностей. Однако при хороших условиях и качественном оборудовании иногда все же удается увидеть темные причудливые формы и белые пятна, образованные атмосферными облаками. Бинокль же пригодится лишь для поиска Венеры на небе и ее простейших наблюдений.

Интересные факты

Атмосфера на Венере была открыта М.В. Ломоносовым во время ее прохождения по диску Солнца в 1761 году.

Венера, как Луна и Меркурий, имеет фазы. Это объясняется тем, что ее орбита находится ближе к Солнцу, чем земная, и поэтому, когда планета находится между Землей и Солнцем, видимой оказывается только часть ее диска.

Зона тропопаузы в атмосфере Венеры из-за схожих с земными условий рассматривается для размещения там исследовательских станций и даже для колонизации.

Венера не имеет спутников, однако долгое время существовала гипотеза, согласно которой ранее им был Меркурий, но из-за некоего внешнего катастрофического воздействия покинул ее гравитационное поле и стал самостоятельной планетой. Кроме того, Венера имеет квазиспутник – астероид, орбита вращения которого вокруг Солнца такова, что он долгое время не выходит из-под воздействия планеты.

В июне 2012 года состоялось последнее в нынешнем веке прохождение Венеры по диску Солнца, полностью наблюдавшееся в Тихом океане и почти на всей территории России. Прошлое прохождение наблюдалось в 2004 году, а более ранние – в XIX веке.

Из-за множества сходств с нашей планетой долгое время жизнь на Венере считалась возможной. Но с тех пор, как стало известно о составе ее атмосферы, парниковом эффекте и других климатических условиях, очевидно, что подобная земной жизнь на этой планете невозможна.

Венера – один из кандидатов на терраформирование – изменение климата, температуры и других условий на планете с целью сделать ее пригодной для жизни земных организмов. В первую очередь, для этого понадобится доставить на Венеру достаточное количество воды для начала протекания процесса фотосинтеза. Также необходимо сделать температуру на поверхности существенно меньше. Для этого нужно свести на нет парниковый эффект за счет переработки углекислого газа в кислород, с чем могли бы справиться цианобактерии, которые потребуется распылить в атмосфере.

Источник

Обороты Венеры вокруг Солнца и вокруг своей оси: время на планете

Венера, второе по приближенности к Солнцу небесное тело, было названо в честь древнеримского божества красоты и любви. В эпоху Древнего Рима, венерианское сияние было самым ярким среди 5 известных древним астрономам планет. Иногда встречаются иные названия:

• Утренняя звезда.
• Вечерняя звезда.

Названия закрепились за планетой из-за того, что наблюдатели в древности полагали, что видят утром и вечером две разные звезды. Третья по яркости сияния, после спутника Земли — Луны и центральной звезды системы — Солнца, Вечерняя звезда зовется астрономами «близнецом» Земли. Сравнение возникло по причине схожести состава планет, размеров и силы тяжести.

Самая близкая к Земле, и самая раскаленная планета системы, атмосфера которой:

• Поднимается на 250 км.
• Большая часть состоит из углекислого газа.
• Содержит в атмосфере в 100 раз больше газа относительно земной.

Из-за состава атмосферы, на поверхности давление превышает 90 атмосфер, поэтому создается парниковый эффект, заставляющий раскаляться поверхность до 475 градусов. Утренняя звезда также отличается от Земли отсутствием спутников.

Атмосфера состоит преимущественно из испарений серы, поэтому невооруженным взглядом увидеть планету не всегда возможно. Плотность делает атмосферу похожей по форме на потоки воды.

Орбита планеты

Венера и Земля схожи по некоторым характеристикам:

• Состав небесных тел (силикат и металлы).
• Сила тяжести.
• Объем.

Но орбита Венеры отличается от земной. Для обращения вокруг Солнца, планете нужно преодолеть более 107 млн. км, что на 30% меньше расстояния земной орбиты.

• Венера и Уран – в отличие от остальных 6 тел Солнечной системы, проходят вращение по собственной оси в обратном от остальных тел направлении.
• Остальные планеты Солнечной системы совершают оборот против часовой стрелки, движение Венеры проходит согласно часовой стрелке.
• Орбитальная скорость – 35 км/с.
• Из-за невысокой скорости вращения венерианский день превышает длительность года.
• Венерианские сутки равняются 243 дням на Земле.
• Чтобы понимать, сколько длится год, следует помнить, что скорость движения вокруг своей оси невелика. Длительность года — 224, 7 дня на Земле.

Горизонтальный параллакс

Для наблюдения за движением светил, учеными было предложено понятие горизонтального параллакса.

При наблюдении с 2 точек:

• Точка, при рассмотрении с которой, планета находится в зените.
• Точка, при рассмотрении с которой, планета находится на линии горизонта.

Угол между указанными точками является горизонтальным параллаксом небесного тела. Иными словами — это угол, под которым виден радиус изучаемой планеты.

• Горизонтальный параллакс Венеры равен 12,572.

Период Венеры

Венерианская орбита более остальных орбит системы стремится к окружности. Эксцентриент практически отсутствует:

• В перигелии расстояние равняется 107 477 000 км.
• В афелии 108 939 000 км.

Звездный период обращения Венеры вокруг Солнца равняется 224,7 дням. Именно такое количество дней требуется планете для движения по орбите вокруг Солнца.

Направление вращения планеты отличается от остальных планет, продолжительность пуи вокруг своей оси составляет 243 дням.

Прохождение Венеры по диску Солнца

Каждые 584 дня Венера приближается к Земле на 40 млн.км. Явление получило название прохождения Венеры по диску Солнца.

Из-за того, что Земля находится на большем расстоянии от Солнца, чем Вечерняя звезда, земляне могут наблюдать прохождение Венеры по диску Солнца. В этот период движения Венеры жители Земли видят на небосклоне небольшой черный диск на фоне Солнца. Подобное явление случается крайне редко, примерно 4 раза в 2,5 века. Два из них проходят в конце года, остальные 2 – в июне.

Последнее прохождение Венеры по диску Солнца прошло 6 июня 2012 года. Ближайшее приближение ожидается 11 декабря 2117 года.

Противостояние планет

Противостоянием называется явление, при котором звезда или планета продолжает прямую между Солнцем и Землей. В этот период небесное светило видно с Земли с противоположного от Солнца направления.

Подобные движения возможны только для верхних планет системы, то есть всех кроме:

И других объектов, которые находятся на большем расстоянии от Солнца, чем Земля.

Венера является нижней планетой, поэтому противостояний Венеры не бывает. Существует два возможных явления:

• Нижнее соединение, Венера располагается между Солнцем и Землей.
• Верхнее, Утренняя звезда расположена на одной прямой с Землей, но находясь за Солнцем.

Период вращения Венеры между двумя соединениями является синодическим периодом и длится более 1,5 земных лет.

Вращение вокруг собственной оси

Вращение планеты по собственной оси проходит по наклонной к плоскости орбиты под углом 177 градусов, поэтому Вечерняя звезда совершает движение вокруг собственной оси в обратном, ретроградном, направлении. Для прохождения вокруг оси требуются 243 земных суток.

Стоит обратить внимание, что по отношению к Земле оборот вокруг оси равен 146 дням, звездный период Венеры равен 584 дням, то есть в 4 раза больше. Из-за этого во время каждого нижнего соединения планета повернута к Земле всегда одинаковой стороной.

Причины обратного движения Венеры

Учеными не установлена причина ретроградного венерианского движения. В настоящий момент существует несколько гипотез:

1. Во время образования Солнечной системы все планеты являли собой скопления газа и пыли, которые двигались против часовой стрелки. Считается, в период формирования, произошло столкновение с космическим объектом, который был в разы больше новой планеты. Объект «заставил» планету двигаться в обратном направлении.
2. Существует несколько фантастическая теория о причастности Меркурия в ретроградности Венеры. Существует гипотеза о том, что Меркурий являлся спутником Утренней звезды. Спустя время, Меркурий, вероятно, столкнулся с Венерой по касательной, утратив часть массы. Эта теория объясняет искривленность орбиты Меркурия и обратное вращение Венеры.
3. На вращение Венеры влияет атмосфера. Атмосферный слой равен 20 км в ширине. Масса Земли немного превышает венерианскую. Существует вероятность, что повышенная атмосферная плотность сдавливает венерианскую поверхность и заставляет планету двигаться в обратном направлении. В пользу этой гипотезы говорит относительно небольшая венерианская скорость вращения.
4. На направление вращения влияет солнечная гравитация. Сильные гравитационные бури и трение между венерианским ядром и мантией создают условия для обратного движения.
5. Влияние гравитации Земли на Венеру. Часть научного сообщества полагает, что гравитационное поле Земли обладает достаточной силой, которая за миллиарды лет смогла повлиять на направление вращения ближайшего соседа.

Космическая скорость планеты

Космической скоростью планеты обозначается наименьшая скорость, с которой любой объект в космосе может:

• Первая космическая скорость – объект становится спутником объекта, находится на орбите изучаемого тела и сможет не упасть на поверхность небесного тела.
• Вторая космическая скорость – объект сможет пройти гравитационное поле объекта.
• Третья космическая скорость — тело способно преодолеть солнечную силу притяжения и покинуть Солнечную систему.

Вторая параболическая скорость – наименьшая скорость, необходимая для объекта, чья масса настолько меньше изучаемого тела, что его вес не принимается в расчет. Считается, после достижения объектом минимальной скорости убегания, оно не может приобрести ускорение негравитационного характера.

Параболической вторая космическая скорость зовется из-за того, что объекты, получившие ее, двигаются по параболической орбите.

• Первая космическая скорость равна 7,9 км/с.
• Вторая космическая скорость равна 10,3 км/с.

Времена года планеты

На Венере не существует смены сезонов. На это влияет ось вращения, наклон которой равен 177 градусов.

• Планета обладает обратной ориентацией, поэтому фактически угол наклона оси равен 3 градусам.
• Степень отклонения, эксцентриситет, крайне невелика – 0,01, поэтому не оказывает влияния на погоду.
• На поверхности планеты круглогодично правит летний сезон с температурой более 400 C

Источник