Атмосфера венеры

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 – 5·1024 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.

Двигатели венерианского зонда

Что касается энергетических систем, Тимоти Миллер и Майкл Пол из Университета штата Пенсильвания предложили использовать двигатель Стирлинга.

Двигатель Стирлинга

Двигатель Стирлинга начинается с рабочей жидкости внутри «холодной» камеры (холодная означает то, что температура ниже, а не совсем низкая). Жидкость сжимается поршнем и движется во вторую камеру, где нагревается. Нагретая жидкость расширяется, передвигая второй поршень, связанный с первым с помощью колеса или рычага. По мере того, как второй пистон движется, он отодвигает жидкость обратно к холодной части, где остывает, и цикл начинается снова. Пока существует источник тепла, двигатель продолжает работать. Сегодня двигатели Стирлинга используются в системах охлаждения и даже на подводных лодках.

Сама технология существует с 1816 года, ее изобрел шотландский священник Роберт Стирлинг. Миллер и Пол считают, что эту старую идею можно использовать для космических аппаратов будущего, и написали об этом в журнале Acta Astronautica. NASA уже профинансировало первые испытания.

Двигатель Стирлинга, говорит Миллер, может обеспечить достаточно энергии, чтобы охладить электронику и дать инструментам электричество, чтобы они могли работать дольше, чем на батареях. Рабочей жидкостью, вероятнее всего, будет гелий, поскольку он более эффективно передает тепло по сравнению с другими газами и не вступает в реакцию.

Но одной энергией все не ограничивается: двигателю Стирлинга нужно топливо. Миллер и его команда остановились на литии, который может гореть в атмосфере из углекислого газа и азота. (Азот составляет 4% воздуха Венеры). Литий также плавится при температуре 180 градусов, что делает его эффективным жидким топливом на Венере.

При этом уменьшается вес космического аппарата на старте — все, что нужно, это взять с собой лития. 50 килограммов в сочетании с двигательной и топливной установкой могут обеспечить зонд энергией на два дня, в соответствии с исследованиями Миллера.

Двигатель должен быть сконфигурирован как однопоршневая система, холодная с одной стороны и горячая с другой; поршень будет толкать генератор переменного тока назад и вперед, вырабатывая электричество. Команда Миллера провела небольшие испытания, при 4-5 атмосферах; нужно дополнительное финансирование, чтобы провести испытания в условиях, приближенных к Венере.

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.

Терраформирование Венеры

Этот экзотический проект не единственный, также предлагается установить своеобразные зонтики в точке Лагранжа, между Солнцем и Венерой. Это позволит значительно снизить температуру на планете. Таким образам сделав её пригодной для жизни. Для доставки воды на Венеру, планируется организовать бомбардировку её поверхности кометами и водно-аммиачными астероидами. Правда для этого их понадобится либо очень много, либо несколько, но крупных. После в планах доставка в венерианскую атмосферу специфических водорослей и микроорганизмов, для их последующего размножения. Они будут поглощать углекислый газ взамен наполняя планету кислородом.

В целом освоение Венеры привлекательно тем, что это ближайшая к нам планета. Также привлекает схожесть объекта по весу, размерам и показателям силы тяжести с Землёй. Если бы не плотный слой облаков, то температура на поверхности планеты не была бы настолько невыносимой. Но при этом, на Венере почти нет воды и сильно повышен уровень радиации из-за отсутствия магнитного поля и близости к Солнцу. Следовательно, колонизация затруднительное и маловероятное мероприятие, но мечтать и планировать не вредно. Интересная планета, но побывать там наверное не скоро удастся человеку.

Обзор

Водитель науки

Структура облаков в атмосфере Венеры в 1979 году, обнаруженная с помощью ультрафиолетовых наблюдений с орбитального аппарата Pioneer Venus Orbiter . Темные области содержат неопознанный компонент, поглощающий УФ-свет.

Обитаемость облаков Венеры была предметом обсуждения с тех пор, как ученые Гарольд Моровиц и Карл Саган предположили это в 1967 году. С тех пор последующие исследования выявили потенциал обитаемости микробов в слоях облаков Венеры из-за благоприятных химических и физических условий, в том числе наличие соединений серы, диоксида углерода (CO 2 ), воды, умеренных температур (0–60 ° C) и давления (∼0,4–2 атм). Однако известно, что условия на поверхности планеты неблагоприятны: температура превышает 450 ° C (860 ° F).

Ультрафиолетовое (УФ) изображение Венеры выявляет локализованные области на высоте облаков, которые вызывают поглощение между 330 и 500 нм. Венера УФ контрасты были впервые обнаружены на фотографиях Земли на основе в 1928 году и впоследствии наземным поляриметрии в 1974 году, спектроскопии в 1978 году, и космические аппараты с 2008 года Несмотря на космических исследований с орбиты Венеры Экспресс , Акацуки и MESSENGER , и Venera Спектроскопические наблюдения входных зондов ( программа Венера ) показывают, что темные пятна состоят из концентрированной серной кислоты и других неизвестных светопоглощающих частиц, но химические и физические свойства этих контрастов все еще неизвестны.

Поскольку некоторые модели предполагают, что на Венере когда-то был обитаемый климат с жидкой водой на ее поверхности в течение целых 2 миллиардов лет, некоторые ученые предполагают, что эти особенности поглощения могли быть вызваны большими массами микроорганизмов, взвешенных в нижнем слое облаков, и гипотетически преуспевают в метаболизме, ориентированном на железо и серу . На Земле некоторые бактерии- экстремофилы могут процветать в очень кислых условиях, могут питаться углекислым газом и выделять серную кислоту.

Сравнение характеристик с другими планетами

Из представленных планет Солнечной системы, Венера больше похожа на Землю, так как имеет высокую плотность. Поэтому второе космическое тело от Солнца с женским именем относится к земной группе. Исследование Венеры показали схожесть с нашей Землей, но в остальном, она отличается:

  • Ось ее вращения (по часовой стрелке) противоположна планетам системы, от чего ее называют ретроградной;
  • Не имеет спутников, по сравнению с Юпитером, у которого их 63, у Урана – 27, у Марса – 2, Нептуна — 14;
  • Высокая плотность покрытия, Уран – ледяная планета, Юпитер – газовый гигант;
  • Совершенная округлая форма (по причине медленного оборота вокруг своей оси – 243 земных дня). По этой причине Юпитер отличается от Венеры своей «широкой талией», так как его полный оборот составляет 10 часов, но его размер в 1400 раз больше;
  • По некоторым характеристикам (температуре), Венера схожа с Меркурием, температуре. Меркурий нагревается до 425 градусов, Венера сохраняет 462 градуса по Цельсию;
  • Относительно массы Венера занимает третье место из всех планет солнечной системы;
  • Юпитер также лидирует среди космических представителей системы среди физических размеров.

Венера – необычная представительница Солнечной системы, которая, путем эволюции подвергалась переменам. По догадкам, ранее на ней было множество действующих вулканов, а также вода. Сейчас доказать этот факт нельзя. Но эти догадки дают почву для составления версии, что ранее здесь могла быть жизнь, ведь вода служит ее основой. Но, исходя из ее нынешних физических характеристик, можно быть уверенным, что Венера до сих пор мертва. Относительно возможных будущих перемен на планете информации нет.

Интересные факты о планете Венера

Эта планета очень любопытна, у неё есть немало отличий не только от привычной нам Земли, но и от других планет Солнечной системы. Это просто уникальный мир, не имеющий аналогов.

  • Венера очень похожа на Землю по своим физическим параметрам. Её диаметр всего на 640 км меньше, чем у Земли. Масса её – 80% земной.
  • Длительность венерианского года – 225 наших суток, а день там длится 243 суток, то есть венерианские сутки длиннее венерианского года.
  • Венера вращается в обратном направлении, чем остальные планеты, кроме Урана – с востока на запад.
  • На Венере нет времен года.
  • Венера – самая горячая планета Солнечной системы. На ней жарче, чем на Меркурии, который ближе к Солнцу. На поверхности Венеры температура достигает 467 градусов по Цельсию, это больше температуры плавления олова, свинца и цинка.
  • Из-за густой облачности освещение на Венере, как у нас в пасмурный день. Хотя Солнце гораздо ближе, но его там не никогда не удастся увидеть.
  • Из-за сплошного облачного покрова поверхность Венеры нельзя увидеть. Но облачный слой прозрачен для радиоволн определенной длины.
  • На поверхности Венеры немного кратеров, а те, что есть, имеют диаметр не менее 2 км. Дело в том, что сквозь плотную атмосферу могут пробиться только очень крупные метеориты, остальные сгорают.
  • Атмосферное давление на поверхности больше земного в 90 раз.
  • Атмосфера Венеры в 93 раза тяжелее земной.
  • На Венере идут дожди из серной кислоты, но до поверхности капли не долетают – испаряются по пути.
  • На Венере очень много вулканов – тысячи.
  • Типичный венерианский пейзаж – горы и скалистые пустыни.
  • У Венеры очень слабое магнитное поле, практически отсутствует.
  • У Венеры и Меркурия нет естественных спутников, а у остальных планет есть.
  • На Венере нет воды, нигде, ни в каком виде. Мало того, с солнечным ветром из атмосферы активно теряются атомы кислорода и водорода, которые могли бы образовать молекулы воды. Это, пожалуй, самая сухая планета. Даже на Меркурии есть вода в виде льда.

Конечно, это не всё, чем выделяется эта удивительная планета, лишь самые примечательные факты.

Научные миссии США

Американская программа по исследованию Венеры получила название “Маринер”, в буквальном переводе “Моряк”. По некоторым источникам, идея такого названия принадлежит Эдгару Кортрайту – одному из ученых и инженеров НАСА. Он сравнивал исследования космоса и планет с открытием новых континентов и мест на Земле, поэтому и предложил использовать морские термины.

Началась программа с неудачи. Первый аппарата “Маринер-1” стартовал 22 июля 1962 года. Примерно через 5 минут после пуска аппарат уничтожили из соображений безопасности: антенна потеряла связь с наводящей системой на Земле и управление перешло к бортовому компьютеру, программа которого содержала ошибку.

Запуск «Маринера-1»

В августе этого же года стартовал “Маринер-2”. Здесь все прошло успешно и в декабре аппарат прошел на расстоянии 34,7 тыс. км от Венеры. Он измерил скорость вращения планеты, установил отсутствие магнитного поля, а также проводил измерения параметров солнечного ветра. “Маринер-2” стал первым аппаратом, который исследовал другую планету. 

Следующим на старте стал “Маринер-5”, который переоборудовали из резервного аппарата миссии на Марс. 19 октября он пролетел мимо Венеры. По анализу данных было установлено, что атмосфера планеты еще плотнее, чем предполагалось, также подтвердилась теория о горячей поверхности.

Новая серия аппаратов “Пионер-Венера” была запущена в 1978 году. Первый из них проработал на орбите вплоть до 1992 года. Его основной задачей было радиолокационное картографирование планеты. Помимо этого “Пионер-Венера-1” подтвердил отсутствие магнитосферы на планете.

“Пионер-Венера-2” – первая и единственная АМС США со спускаемыми модулями. Их на борту было четыре штуки: один большой зонд Large Probe и три идентичных «маленьких» (small probes): «Север» (North Probe), «День» (Day Probe) и «Ночь» (Night Probe). Маленькие модули не имели парашютов и были предназначены для работы в атмосфере при спуске, хотя один из них проработал после жесткой посадки еще в течение часа. С помощь этой АМС был изучен состав атмосферы, в которой был обнаружен молекулярный кислород в большем количестве, чем ожидалось. Это могло свидетельствовать о большом количестве воды в прошлом на Венере.   

Американская станция «Пионер-Венера-2»

Межпланетная станция “Магеллан” была запущена в 1989 году и проработала на орбите Венеры 4 года. Аппарат осуществил съемку 98% поверхности планеты. Поскольку он снимал многие части под разными углами, стало возможным создание трехмерного изображения для 22% поверхности Венеры. 

Карта Венеры, полученная станцией «Магеллан»

Благодаря подробной карте, было установлено малое количество кратеров на поверхности, следы вулканической активности. В отличие от Марса, не было обнаружено значительных признаков ветровой эрозии.

Последующие аппараты исследовали Венеру транзитом – “Галилео”, “Кассини-Гюйгенс” и “Мессенджер”. 

Химический состав атмосферы Венеры

Химический состав атмосферы Венеры

Вплоть до 1967 года, по аналогии с Землей, предполагалось, что основная химическая
составляющая атмосферы Венеры — азот. Ученые считали, что кроме него там находится небольшое количество (1-10%) углекислого газа, полосы поглощения
которого были обнаружены еще в 30-е годы. Однако, как показали самые простые химические датчики, установленные на первых «Венерах», всё обстоит иначе — в
атмосфере Венеры преобладает углекислый газ (по последним данным — 96,5%), а азота там менее 4% (3,5%).
В атмосфере Венеры содержится не только
углекислый газ и азот, но и целый ряд малых составляющих (малых — по количеству). Какие они и сколько их (усредненное количество), показано на
диаграмме. На поверхности Венеры и в её атмосфере очень мало воды — всего лишь более одной сотой процента. Правда, после самых первых полетов не удалось
получить сведений о содержании многих малых составляющих атмосферы планеты — водяного пара, кислорода, угарного газа, соединений серы и инертных газов (см.
статью «Редкие газы на Венере» об исследовании атмосферного состава Венеры в марте 1982г. аппаратом «Венера-13»). А между тем, они играют огромную роль в
жизни атмосферы: поглощают солнечное и тепловое излучение (вспомним о «парниковом» эффекте), вступают в химические реакции, образуют в результате
конденсации частицы облачного слоя и т. д. Особый интерес представляют инертные газы, изотопы которых можно разделить на две группы. Радиогенные — образовались
в результате радиоактивного распада элементов. Реликтовые — сохранились со времени образования Солнечной системы (около 4,5 миллиардов лет тому назад). Из
абсолютного содержания реликтовых изотопов инертных газов и их соотношения с радиогенными можно почерпнуть некоторые сведения о тех условиях, в которых из
протопланетной туманности когда-то рождались планеты, и о самом процессе формирования планет.

Как на планете, подобной Земле, сложились совершенно иные климатические условия? Под влиянием каких процессов возникла венерианская
атмосфера? Полностью ответить на эти сложнейшие вопросы ученые не смогли до сих пор.

Вращение

У Венеры нет магнитного поля. Люди это связывают с медленным вращением вокруг своей оси, один оборот занимает 243 земных дня. Вокруг Солнца Венера оборачивается за 225 дней. Она вращается в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет.

Существуют гипотеза о возможном столкновении, в молодой Солнечной системе, Венеры с довольно крупным объектом. Что в свою очередь, изменило направление вращения и замедлило нашу соседку. На ранних этапах жизни Солнечной системы, объекты в ней двигались хаотично, беспорядочно. В результате этого могло произойти столкновение.

Планету не сопровождает ни один спутник, хотя многие предполагают что ранее Меркурий был спутником Венеры. С появлением новых данных, люди опровергли эту гипотезу.

Интересные факты о Венере

  1. День длится дольше года. Чтобы выполнить один осевой оборот, уходит 243 дня. Орбитальный проход занимает 225 дней, а один день (солнечный) – 117 дней.
  2. Венера испытывает ретроградное вращение. Это единственная из солнечных планет, которая совершает оборот не против часовой стрелки, а вслед за ней. Возможно, в прошлом Венера столкнулась с крупным телом, которое изменило механизм ее функционирования.
  3. На втором месте по яркости. Лидирует земной спутник. Но кажущаяся величина Венеры может быть от -3.8 до -4.6, поэтому иногда ее удается разглядеть и днем.
  4. Атмосферное давление превышает земное в 92 раза. По размеру и массе Земля и Венера похожи. Но ее плотная атмосферная шапка не пускает к поверхности мелкие астероиды. Поэтому кратеры оставлены лишь от крупных объектов. Если вы окажетесь там, то почувствуете себя будто на дне океана.
  5. Земная сестра. Ученые отметили, что среди всех солнечных планет эта сильнее всех напоминает Землю. Даже по структурному плану (ядро, мантия и кора) они похожи.
  6. Полагали, что это два разных объекта. Древние народы верили, что перед ними два разных объекта, поэтому планету именовали дважды: Фосфор и Геспер (греки) или Люцифер и Веспери (Рим), Дело в том, что из-за своей позиции Венеру можно было наблюдать утром или вечером. Именно поэтому египтяне именовали ее вечерней и утренней звездой.
  7. Самая раскаленная планета в системе. Все сложилось таким образом, что вторая планета от Солнца стала самой горячей. Отсутствие сезонов и концентрация углекислого газа в атмосфере (96.5%) привели к тому, что ее температурная отметка замирает на 462°C.

Источники

  • http://v-kosmose.com/planeta-venera-interesnyie-faktyi-i-osobennosti/faktyi/http://www.astronautica.ru/solnechnaya-sistema/planeta-venera/83.htmlhttp://astro-azbuka.ru/index.php?id=133https://korrespondent.net/tech/space/3759214-uchenye-nazvaly-veneru-pervoi-obytaemoi-planetoihttps://ria.ru/spravka/20150611/1069063562.htmlhttps://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/planeta-venera-interesnye-fakty/http://o-kosmose.net/planeta-venera-interesnyie-faktyi-i-osobennosti/http://mks-onlain.ru/planet/venera/https://ru.wikipedia.org/wiki/Венера

Самолет

Предварительные параметры Единицы измерения
Размах крыльев
55 кв.м.
Длина
20 м
Масса
900 кг
Масса полезной нагрузки
≈50 кг
Объем полезной нагрузки
≈30 м 3
Мощность солнечной батареи
≥ 8 кВт
Плавучесть газа
Водород
Максимальная скорость
30 м / с (110 км / ч)
Движение
Два гребных винта с электрическим приводом Диаметр: 2,93 м (96 дюймов), каждая по 2 лопасти Тяга: 90–100 фунтов силы
Кожа Подогрев входа: ткань Nextel и ламинат Pyrogel Серная кислота и солнечное тепло: тефлон PFA-AI-Vectran

Концепция Венера атмосферы Маневренный Платформа (VAMP) началась в 2012 году в рамках сотрудничества между аэрокосмической компанией Northrop Grumman и LGarde , и он состоит из надувного пола плавучести самолета с научной полезной нагрузкой , которая может выполнять в точке измерения атмосферы Венеры. Самолет масштабируемый; меньшая версия будет иметь размах крыла 6 м и массу 90 кг, включая приборы; У среднего размера размах крыла 30 м и масса 450 кг, а у полномасштабной версии размах крыла 55 м и масса 900 кг.

VAMP будет развернут в космосе с помощью орбитального базового корабля, надуется и полетит в атмосферу Венеры без аэрооболочки. Самолет имел бы 10% плавучести и мог бы двигаться со скоростью 110 км / ч при использовании тяги и, следовательно, обеспечивая 90% подъемной силы. Источником энергии будут солнечные батареи и батареи.

Без движения самолет опускается на высоту ≈55 км над землей, где достигает 100% плавучести. Пассивно плавающее транспортное средство также упрощает операции в ночное время, а также процедуры восстановления в безопасном режиме . Самолет сможет работать от нескольких месяцев до одного года и должен поддерживаться орбитальным спутником-ретранслятором для интерактивного — но не в реальном времени — управления. VAMP будет летать на высотах от 50 до 65 км и будет покрывать широкий диапазон широт и долгот. В настоящее время ведутся исследования формы самолета, его развертывания и устойчивости различных оболочечных мембран к химической (кислотной) и тепловой среде Венеры. Команда также оценивает использование линзообразной формы, которая значительно упростила бы упаковку, последовательность развертывания и массу конструкции, но не могла бы перемещаться так эффективно.

Концепция транспортного средства также была представлена ​​в мае 2017 года как доказательство концепции для исследования других планет и лун Солнечной системы с атмосферой.

Атмосфера

Атмосфера этой планеты очень мощная, едва пропускает свет Солнца. Но и этот свет не похож на тот, что мы видим ежедневно – это всего лишь слабые рассеянные лучи. 97% углекислого газа, почти 3% азота, кислород, инертные газы и водяной пар – вот чем «дышит» Венера. Атмосфера планеты очень бедна кислородом, однако различных соединений хватает для того, чтобы из серной кислоты и двуокиси серы сформировались облака.

Нижние слои окружающей планету атмосферы практически неподвижны, но скорость ветра в тропосфере чаще всего выше 100 м/с. Такие ураганы сливаются воедино, огибая всю планету всего за четыре наших дня.