Венера

Венера - ближайшая соседка Земли, вторая по порядку планета Солнечной системы, почти такого же размера, как Земля. Орбита Венеры ближе к окружности, чем у любой другой планеты Солнечной Системы. Временами Венера подходит к Земле на расстояние, меньшее 40 млн. км, вращается в обратном направлении - с востока на запад, а не с запада на восток, как Земля и большинство других планет, кроме Урана. Период вращения Венеры вокруг оси относительно звёзд, звёздные сутки - длительный, около 243 земных суток. Смена фаз Венеры (видимая с Земли), так называемый синодический период, происходит за 584 земных суток. И каждые 584 суток Венера оказывается обращённой к нам одной и той же стороной. Подобное явление встречается, например, среди спутников Сатурна.


После Солнца и Луны Венера является самым ярким светилом на земном небе: ее звездная величина в максимуме достигает -4,45^m, и при благоприятных условиях можно даже наблюдать тень от предметов, создаваемую светом Венеры. Эта планета известна людям с глубокой древности. Уже в 1610 году Галилей произвел первые телескопические наблюдения небесных светил и наблюдал смену фаз у Венеры, т.е. изменение ее видимой формы от диска до узкого серпа.


Атмосфера Венеры была открыта в 1761 г. М. В. Ломоносовым при наблюдении прохождения Венеры перед диском Солнца, она полностью скрывает ее поверхность от телескопических наблюдений. Именно по этой причине основная информация об этой планете была получена за последнее 50-летие (с космических аппаратов). Атмосфера Венеры крайне жаркая, плотная и сухая, что привело к значительным трудностям ее изучения. Некоторые из аппаратов просто не выдержали давления атмосферы (которое в 90 раз больше, чем на Земле) и невыносимой жары.

До полетов космических станций к Венере единственную возможность зондирования подоблачной атмосферы планеты предоставляли радиоастрономические наблюдения в сантиметровом и дециметровом диапазонах длин волн. Эти наблюдения, выполненные в конце пятидесятых - начале шестидесятых годов в СССР и США, а также совместные наблюдения ученых обеих стран показали, что нижняя атмосфера Венеры имеет температуру 500 - 700 К или 250-450°С. Тогда же в 1961-1962 годах в СССР, США и Великобритании была проведена радиолокация Венеры, которая позволила определить направление и скорость собственного вращения, изучить топографические характеристики поверхности, уточнить размер Венеры.


Исследование Венеры космическими аппаратами. Первым исследовательским аппаратом, направленным землянами к другой планете, стала советская автоматическая станция "Венера-1", стартовавшая 12 февраля 1961 года. Через три месяца она прошла на расстоянии около 100 тысяч километров от Венеры и вышла на орбиту спутника Солнца. Основными задачами станции "Венера-1" являлись проверка методов вывода космических объектов на межпланетную трассу, проверка сверхдальней радиосвязи и управления станцией, проведение физических исследований в космосе.

В декабре 1962 года американский зонд "Маринер-2" пролетел на расстоянии 35000 километров от Венеры, имея на борту радиометр сантиметрового диапазона, магнитометр и ряд приборов для исследования заряженных частиц в космической пыли. Магнитное поле не было обнаружено; по данным радиометра был сделан вывод, что радиоизлучение формируется в нижней атмосфере Венеры, а не в ионосфере, как это допускалось ранее.

В 1965 году к "прекраснейшей из звезд небесных", так назвал Венеру Гомер, ушла "Венера-2", которая провела так называемые полетные исследования. Надежно работали приборы для измерения космических лучей, магнитных полей, потоков заряженных частиц и микрометеоритов, радиопередатчики и вся система передачи результатов научных наблюдений. Расправленные крылья солнечных батарей питали приборы и аппаратуру электроэнергией.


Основная техническая проблема, стоявшая перед конструкторами межпланетной станции, заключалась в обеспечении ее работы во время спуска в атмосфере Венеры в условиях огромных температур и давления, а также в период аэродинамического торможения.

И вот наступил качественно новый этап: в 1965 году "Венера-3" впервые достигла поверхности планеты, а 1967 году "Венера-4" впервые осуществила плавный спуск в ее атмосфере и провела непосредственные физико-химические исследования. Первый в истории человечества сеанс межпланетной радиосвязи продолжался 93 минуты. Были измерены в зависимости от высоты плотность, давление и температура атмосферы, проведен химический анализ состава атмосферы. Спускаемый аппарат был рассчитан на давление до 20 атмосфер, и передача данных прекратилась до посадки на твердую поверхность Венеры. Было установлено, что углекислый газ является основной компонентой атмосферы (не менее 95%), получены пределы содержания ряда других компонент, однозначно установлено существование высоких давлений и температур в атмосфере планеты. На пролетном аппарате измерена водородная корона Венеры, проведены наблюдения заряженных частиц и микрометеоритов.

Через день после посадки "Венеры-4" мимо планеты на расстоянии 4000 км пролетел "Маринер-5", с помощью которого было исследовано прохождение радиосигнала через атмосферу и ионосферу (радио просвечивание) и проведены измерения водородной короны. По данным радио просвечивания были получены зависимости температуры и давления от высоты в пределах 90-35 км и концентрация электронов ионосфере.

Существование менее плотной, чем земная, водородная ко¬рона у Венеры была обнаружена измерениями на космических аппаратах "Венера-4" и "Маринер-5".

Основная цель запуска в 1969 году двух станций "Венера-5" и "Венера-6" - увеличение проникновения в атмосферу Венеры, повышение точности измерений химического состава, параметров атмосферы и соответствующих им высот. Корпус спускаемого аппарата был несколько упрочен, что позволило провести измерения подоблачной атмосферы на более низких высотах (до 19 км над поверхностью планеты).

Спускаемый аппарат новой конструкции был создан и вошел в состав станции "Венера-7", которая достигла окрестностей планеты в декабре 1970 года. Ее аппаратура проводила измерения не только во время спуска во всей толще атмосферы, но и в течение 23 минут на самой поверхности планеты. Условия оказались необыкновенно суровыми: давление достигало 90 атмосфер, а температура - до 480°С; в облачном покрове, окутывающем планету, очень много углекислого газа и мало кислорода. Получены данные о характере пород поверхностного слоя Венеры.


С помощью спускаемого аппарата станции "Венера-8" в 1972 году были проведены разносторонние исследования атмосферы и поверхности Венеры. Кроме измерений атмосферного давления, плотности и температуры были измерены освещенность и вертикальная структура аэрозольной среды, в том числе и облачного слоя, определены скорости ветра на различных высотах в атмосфере по доплеровскому сдвигу частоты радиопередатчика, проведена гамма-спектроскопия поверхностных пород. Оказалось, что освещенность на поверхности в дневное время подобна земной в серый пасмурный день, так что опасения на счет вечной темноты на поверхности планеты не подтвердились. Впервые получен высотный профиль скорости ветра, который характеризуется возрастанием скорости от 0,5 м/сек у поверхности до 100 м/сек у верхней границы облаков. По содержанию естественных радиоактивных элементов (уран, торий, калий) поверхностные породы на Венере занимают промежуточное положение между базальтами и гранитами.

В феврале 1974 года на расстоянии 6000 км от Венеры прошел американский зонд "Маринер-10", на котором были установлены телевизионная камера, ультрафиолетовый спектрометр и инфракрасный радиометр. Полученные телевизионные изображения облачного слоя использовались для исследования динамики атмосферы. С помощью ультрафиолетового спектрометра обнаружены и измерены количества гелия в атмосфере.

Станции нового поколения "Венера-9" и "Венера-10", достигшие планеты в октябре 1975 года, стали первыми искусственными спутниками Венеры, а их спускаемые аппараты совершили мягкую посадку на освещенной стороне планеты. Впервые были переданы панорамные телевизионные изображения с другой планеты, измерены на спускаемых аппаратах плотность, давление, температура атмосферы, количество водяного пара, проведены нефелометрические измерения частиц облаков, измерения освещенности в различных участках спектра. Для измерений характеристик грунта помимо гамма-спектрометра использовался радиационный плотномер. Искусственные спутники позволили получить телевизионные изображения облачного слоя, распределение температуры по верхней границе облаков, спектры ночного свечения планеты, провести исследования водородной короны, многократное радио просвечивание атмосферы и ионосферы, измерение магнитных полей и околопланетной плазмы. На станциях второго поколения информация со спускаемых аппаратов предавалась на орбитальный аппарат, а затем ретранслировалась на Землю. Это привело к значительному увеличению количества получаемой информации.


В 1978 году по межпланетной трассе прошли и достигли заданной цели еще два посланца - "Венера-11" и "Венера-12", основной задачей которых, было детальное исследование химического состава нижней атмосферы. Были измерены количества азота, окиси углерода, двуокиси серы, водяного пара, серы, аргона, неона и определены изотопные отношения аргона, неона, кислорода (0,02-0,1%), углерода, обнаружены хлор и сера в частицах облаков, получены детальные данные по поглощению солнечного излучения на различных высотах в атмосфере, необходимые для изучения его теплового режима. Специальным приемником были зарегистрированы импульсы электромагнитного излучения, указывающие на существование электрических зарядов в атмосфере наподобие земных молний. По этим данным на Венере может возникать каждую секунду до 100 молний, в 2 раза больше, чем на Земле. Это явление получило название «электрический дракон Венеры». Природа такой электрической активности пока неизвестна. На пролетных аппаратах были установлены ультрафиолетовые спектрометры для исследования состава верхней атмосферы.

Аппараты "Венера-11" и "Венера-12", обнаружили вблизи поверхности Венеры электрические поля с напряженностью в сотни кВ/м. Это и объясняет высокую грозовую активность Венеры, которая предположительно объясняется наличием действующих вулканов на поверхности Венеры. Космические исследования показали, что собственного магнитного поля у Венеры нет.

4 декабря 1978 года на околопланетную орбиту был выведен американский космический аппарат "Пионер-Венера-1", а 9 декабря на Венере в четырех точках планеты совершили посадку один большой и три малых зонда (большой и один малый на дневную сторону, 2 других малых - на ночную поверхность), доставленные космическим аппаратом "Пионер-Венера-2" (сам космический аппарат сгорел в атмосфере Венеры). Во время этих полетов были проведены исследования структуры, оптических свойств и теплового режима атмосферы, свойств облаков.


На спускаемых аппаратах "Венера-13" и "Венера-14" (1982 год) была установлена усовершенствованная аппаратура химического анализа атмосферы (масс-спектрометры, газовые фроматографы, оптические и рентгеновские спектрометры), для исследования частиц облачного слоя. На этих станциях впервые были получены цветные панорамы поверхности планеты, проведены бурение и анализ грунта. Была решена проблема создания и обработки грунтозаборного устройства, взятые образцы грунта доставлены внутрь спускаемых аппаратов и подвергнуты рентгеновскому анализу, который дал содержание основных элементов в исследованных образцах грунта.

Главной целью космического эксперимента на искусственных спутниках Венеры автоматических межпланетных станциях "Венера-15" и "Венера-16" (1983 год) являлось радиолокационное картографирование поверхности северного полушария с помощью радиолокаторов бокового обзора. Впервые получены радиолокационные изображения северной приполярной области Венеры. На изображениях различаются кратеры, гряды, возвышенности, крупные разломы, горные хребты и детали рельефа размером 1-2 км. На спутниках были также установлены приборы для зондирования поверхности и атмосферы планеты в радиодиапазоне и инфракрасный Фурье-спектрометр, созданный учеными ГДР и СССР для исследования химического состава, строения, теплового режима и динамики атмосферы на высотах 55-100 км.

После «Венер» изучение планеты продолжили советские АМС серии «Вега». Всего этих аппаратов было два: «Вега-1» и «Вега-2», которые, с разницей в 6 дней, стартовали к Венере в 1984 году. Спустя полгода аппараты вплотную подошли к планете, затем от них отделились спускаемые модули, которые, войдя в атмосферу, тоже разделились на посадочные модули и аэростатные зонды.

2 аэростатных зонда, после наполнения оболочек их парашютов гелием, дрейфовали на высоте около 54 км в разных полушариях планеты, и передавали данные в течение двух суток, пролетев за это время путь длиной около 12 тыс.км. Средняя скорость, с которой зонды пролетели этот путь, составляла 250 км/ч, чему способствовало мощное глобальное вращение атмосферы Венеры.


Данные зондов показали наличие очень активных процессов в облачном слое характеризующихся мощными восходящими и нисходящими потоками.

Когда зонд «Веги-2» пролетал в районе Афродиты над вершиной высотой 5 км, он попал в воздушную яму, резко снизившись на 1,5 км. Оба зонда также зафиксировали грозовые разряды.

Посадочные аппараты проводили исследование облачного слоя и химического состава атмосферы, пока снижались, после чего, совершив мягкую посадку на равнине Русалки, приступили к анализу грунта с помощью измерения рентгенофлюоресцентных спектров. В обеих точках, где произвели посадку модули, ими были обнаружены породы с относительно невысокими содержаниями естественных радиоактивных элементов.

В 1990 году, при совершении гравитационных манёвров, мимо Венеры пролётал аппарат «Galileo» («Галилео»), с которого была проведена съёмка инфракрасным спектрометром NIMS, в результате которой выяснилось, что на волнах длиной 1,1, 1,18 и 1,02 мкм сигнал коррелирует с топографией поверхности, то есть для соответствующих частот существуют «окна», через которые видна поверхность планеты.


Еще более подробные карты всей поверхности с деталями размером до 120 м получены в 1990 г. кораблем "Магеллан", который отправился к Венере в 1989 году 4 мая.


С помощью компьютеров радиолокационную информацию превратили в изображения, похожие на фотографии, где видны вулканы, горы и другие детали ландшафта. Возможно, многие вулканы действуют и сегодня. Лавовые излияния имеют протяженности порядка сотен километров, длина одного из них достигает 6800 км и напоминает русло очень мощной реки. Высокая активность недр является, очевидно, причиной геологически молодого возраста поверхности Венеры - порядка 300 млн. лет.


С помощью космических аппаратов и радиолокации были обнаружены также ударные кратеры, и их относительно много (тысячи), однако они (благодаря наличию плотной атмосферы) находятся в относительно узком диапазоне размеров (от 1,5 до 280 км). У планеты нет океанов или морей, у поверхности не дуют сильные ветры, не идут дожди. Реальный цвет венерианского грунта - тёмно-серый. Крупнейшая возвышенность планеты - гора Максвелла (вулкан) - 12 км над средним планетарным радиусом. Два огромных приподнятых над равнинами блока, во многом похожих на земные материки, расположены в южном (земля Афродиты) и в северном (земля Иштар) полушарии. В пределах равнин наблюдаются специфические кольцевые вулканотектонические структуры поперечником в сотни километров, получившие название "венцы". Среди равнин находятся "острова" и "континенты" сильно пересеченной местности, не типичной для других планет. Структурный рисунок такой поверхности, определяемый пересечениями многочисленных тектонических разломов, напоминает вид черепичной кровли, и потому местность этого типа получила название "тессера", что по-гречески значит "черепица".


На поверхности равнин планеты в ряде мест, зафиксированных на снимках "Магеллана" обнаружены загадочные "русла" длиной от сотен до нескольких тысяч километров и шириной от 2-3 до 10-15 км. Они имеют типичные признаки долин, прорезанных течением какой-то жидкости, - отдельных "проток". В начале самого длинного русла, названного долиной Балтис, протяженностью около 7000 км при очень выдержанной (2-3 км) ширине находится вулкан поперечником около 100 км. Остается загадкой, какая жидкость прорезала эти русла. Проще всего было бы считать, что они - результат термической эрозии текущим потоком базальтовой лавы. Но расчеты показывают, что на пути длиной 7000 км у потока базальтовой лавы не хватит запаса тепла, чтобы безостановочно течь и подплавлять вещество базальтовой же равнины, прорезая в ней русло. Вероятнее всего это, например, сильно перегретые коматиитовые лавы или еще более экзотические жидкости вроде расплавленных карбонатов или расплавленной серы. Распространение магматического материала на такие большие расстояния объясняется его высокой температурой, его низкой вязкостью и высокой температурой атмосферы, которая замедляла процесс застывания лавы.


В 2009 году была опубликована карта южного полушария Венеры, составленная с помощью аппарата «Венера-экспресс». На основе данных этой карты возникли гипотезы о наличии в прошлом на Венере океанов воды и сильной тектонической активности.


Атмосфера. Основная составляющая атмосферы Венеры - углекислый газ (96% по объему), азот (4%), окись углерода, двуокись серы, кислорода практически нет, содержание водяного пара, по-видимому, колеблется от 0,1 - 0,4% под облачными слоями до 15-30% выше них. Наземными спектроскопическими исследованиями найдены также молекулы HCl. Интересно, что двуокись серы, которая содержится в атмосфере Венеры, должна быть «съедена» поверхностью в течение геологически короткого времени. Этот газ должен исчезнуть, если нет какой-то постоянной подпитки. Её приписывают, как правило, вулканической активности.

Температура атмосферы Венеры у поверхности планеты (на уровне, соответствующем радиусу 6052 км) 735К, давление 9 МПа. Атмосфера Венеры до 50 км от поверхности сохраняется близкой к адиабатической, а выше 50 км температурный градиент уменьшается приблизительно вдвое. Суточные колебания температуры у поверхности 1К, а на высоте 50-80 км достигают 15-20К. Температура верхней границы облачного слоя в приполярной зоне на 5-10К выше, чем у экватора, что, видимо, связано с изменением высоты расположения облаков.


В атмосфере Венеры содержится в 105 раз больше газа, чем в атмосфере Земли. Благодаря парниковому эффекту, на Венере стоит ужасная жара. Атмосфера, представляющая собой плотное одеяло из углекислого газа, удерживает тепло пришедшее от Солнца. В результате скапливается такое количество тепловой энергии, что температура в атмосфере гораздо выше, чем в духовке. На Земле, где количество углекислого газа в атмосфере не велико, природный парниковый эффект повышает глобальную температуру на 30К. А на Венере парниковый эффект поднимает температуру еще на 400К. Изучая физические последствия сильнейшего парникового эффекта на Венере, мы хорошо представляем себе те результаты, к которым может привести накапливание излишков тепла на Земле, вызываемое растущей концентрацией углекислого газа в атмосфере из-за сжигания ископаемого топлива - угля и нефти.


В венерианской атмосфере присутствуют три зоны или слоя облачности: верхняя (67-58 км), средняя (58-52 км) и нижняя (52-48 км). Над верхней зоной до высоты 80 км простирается надоблачная дымка. Имеется также подоблачная дымка, спускающаяся до высоты 32 км. Ветры у поверхности планеты несильные, всего несколько километров в час; но над облаками скорость ветра достигает 400 км/ч – трижды ураган по земным меркам. Из-за этого облака совершают оборот вокруг Венеры за 4 земных суток - гораздо быстрее, чем планета вращается вокруг оси. Облака также имеют меньшую плотность, чем земные: видимость в них превышает километр и температуру порядка -40°С. Слои атмосферы, лежащие ниже уровня этих облаков, почти полностью состоят из углекислого газа. Внешние слои облаков хорошо отражают видимый свет, отсюда у планеты такое высокое альбедо и она светит в земном небе ярче других планет (и звёзд). Предполагается, что верхняя, самая плотная зона облаков состоит из мелких сферических частиц серной кислоты. Средняя и нижняя зоны облаков состоят, видимо, из большего размера частиц, возможно, тонких кристаллических пластинок солей соляной кислоты. Состав дымки над и под облаками неизвестен вовсе.


Внутреннее строение. Предложено несколько моделей внутреннего строения Венеры. Согласно наиболее реалистичной из них, на Венере имеется три оболочки. Первая - кора - толщиной примерно 16 км. Далее - мантия, силикатная оболочка, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты.


Поскольку собственное магнитное поле планеты отсутствует, то следует считать, что в железном ядре нет перемещения заряженных частиц - электрического тока, вызывающего магнитное поле, следовательно, движение вещества в ядре не происходит, то есть оно находится в твёрдом состоянии. Плотность в центре планеты достигает 14 г/см³.


Особенности номенклатуры. Поскольку до исследования Венеры радиолокационными методами, облачность скрывала её поверхность от визуальных наблюдений, то первые, грубые, карты Венеры были составлены в 1960-е гг. на основе отдалённой радиолокации, проводимой с Земли. Светлые в радиодиапазоне детали, величиной в сотни и тысячи километров, получили условные обозначения, причём существовало несколько систем таких обозначений, которые не имели всеобщего хождения, а использовались локально группами учёных. Одни применяли буквы греческого алфавита, другие — латинские буквы и цифры, третьи — римские цифры, четвёртые — именования в честь знаменитых учёных, работавших в сфере электро- и радио- техники (Гаусс, Герц, Попов). Эти обозначения (за отдельными исключениями) ныне вышли из научного употребления, хотя ещё встречаются в современной литературе по астрономии. Исключением являются Область Альфа, Область Бета и Горы Максвелла, которые были удачно сопоставлены и отождествлены с уточнёнными данными, полученными с помощью космической радиолокации.


Составление первой карты части венерианской поверхности по данным радиолокации принадлежит Американской геологической службе и относится к 1980 году. Для картографирования была использована информация, собранная радиозондом «Пионер-Венера-1» («Пионер-12»), который работал на орбите Венеры с 1978 по 1992 год.


Карты северного полушария планеты (треть поверхности) составлены в 1989 году в масштабе 1:5 000 000 совместно Американской геологической службой и российским Институтом геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского. Использовались данные советских радиозондов «Венера-15» и «Венера-16». Полная (кроме южных полярных областей) и более детальная карта поверхности Венеры составлена в 1997 году в масштабах 1:10 000 000 и 1:50 000 000 Американской геологической службой. В этом случае, были использованы данные радиозонда «Магеллан».



Правила в именовании геологических объектов, находящихся на поверхности Венеры, утверждены на XIX Генеральной ассамблее Международного астрономического союза в 1985 году, после того как были обобщены результаты радиолокационных космических исследований Венеры автоматическими межпланетными станциями. Было решено использовать в номенклатуре только женские наименования и имена, за исключением высочайшего горного хребта планеты, расположенного на земле Иштар близ плато Лакшми и названного в честь Джеймса Максвелла и еще двух исторически сложившихся исключений.


Крупные кратеры Венеры получают название в честь фамилий знаменитых женщин, малые кратеры — женские имена. Примеры крупных: Ахматова, Барсова, Барто, Волкова, Голубкина, Данилова, Дашкова, Ермолова, Ефимова, Клёнова, Мухина, Обухова, Орлова, Осипенко, Потанина, Руднева, Русланова, Федорец, Яблочкина. Примеры мелких: Аня, Катя, Оля, Света, Таня и т. д.

Некратерные формы рельефа Венеры получают имена в честь мифических, сказочных и легендарных женщин: возвышенностям даются имена богинь разных народов, понижениям рельефа — прочих персонажей из различных мифологий:


- Земли и плато — получают название в честь богинь любви и красоты; тессеры — по имени богинь судьбы, счастья и удачи; горы, купола, области — называются именами различных богинь, великанш, титанид; холмы — именами морских богинь; уступы — именами богинь домашнего очага, венцы — именами богинь плодородия и земледелия; гряды — именами богинь неба и женских персонажей, увязанных в мифах с небом и светом.


- Борозды и линии — получают названия воинственных женщин, а каньоны — имена мифологических персонажей, связанных с Луною, с охотой и лесом.

Вулканизм. Современная поверхность Венеры в основном сформирована вулканическими процессами. По характеру отложения вулканических осадков различают «централизованный вулканизм» с четко определяемым центром активности и нецентрализованный, нерадиальный вулканизм траппового типа. Так как на планете не обнаружено тектоники плит и, соответственно, нет зон субдукции, все вулканы «централизованного типа» на планете являются — в строгом смысле этого термина — щитовыми вулканами. К стратовулканам относят вулканы, по внешнему виду напоминающие аналогичные структуры на Земле. Также, более поздние по времени потоки лавы на радиолокационных снимках выглядят, как правило, более яркими областями по причине ме́ньшей эрозии материала бывшего магматического потока по сравнению с окружающим ландшафтом.


Примерно 80% поверхности планеты покрыто мозаикой равнин, сформированных лавовыми потоками, среди которых располагаются порядка сотни больших стратовулканов, большое количество ме́ньших по размеру вулканов и структуры, называемые венцами. Последние представляют собой крупные округлые образования диаметром 100-300 км, которые возвышаются над окружающей местностью на несколько сот метров и, как считается, образовались в результате застывания магматического материала после того, как часть лавы растеклась по окрестностям, сформировав, таким образом, венкоподобную структуру. Вулканы диаметром менее 20 км представлены на поверхности в очень большом количестве и их общее количество может измеряться сотнями тысяч. Некоторые из них, имеют пологую, слоистую и напоминающую пирог структуру диаметром до 15 км, называются патерами и по своему происхождению, как считается, аналогичны земным щитовым вулканам. Они часто группируются в районе венцов, черепиц и были сформированы лавой с высокой вязкостью, которая извергалась в плотной атмосфере планеты. В некоторых случаях вокруг патер разбросаны обломки. В отличие от земных щитовых вулканов, высота которых от основания достигает 10 км, высота их аналогов на Венере не превосходит 1,5 км.


К другим вулканическим структурам следует отнести: так называемые «новы» — радиальные сети дайковых образований на месте бывших базальтовых потоков и с возможной кальдерой в центре; паутины— представляют собой несколько овальных структур, окруженных сетью образований, аналогичных наблюдаемым у «нова».

Топография. Поверхность Венеры отличается относительно небольшим перепадом высот. На основании данных АМС Пионер-Венера было установлено, что разница высот между наивысшей точкой планеты и наинизшей составляет примерно 13 км, в то время как это значение для Земли составляет величину около 20 км. В соответствии с данными, полученными этими АМС, около 51% поверхности Венеры располагается в пределах разницы высот равной 500 м, на расстоянии от центра планеты равном 6052 км. Только 2% поверхности отклоняется от этой средней величины более чем на 2 км. Высотомер АМС "Магеллан" подтвердил в целом равнинный характер поверхности, показав, что 80% ландшафта планеты не отклоняется более чем на километр от её среднего радиуса. Наиболее значительными возвышенностями являются Лакшми c горами Максвелла высотой 11 км, Акна высотой 7 км и горами Фрея также высотой 7 км. Несмотря на относительно небольшой перепад высот, данные альтиметрии указывают на большое количество наклоненных равнин. Так к юго-западу от гор Максвелла, некоторые части рельефа имеют наклон 45°. Наклоны местности зарегистрированы также в районе гор Дану и в области Фемида. Примерно 75% поверхности представляет собой открытые скалы, не закрытые осадочными породами.


Возвышенностями считаются 10% поверхности с высотами более двух километров над средним расстоянием от центра Венеры. Наиболее значимыми из них являются земли Афродиты, Иштар и Лады, а также области Бета, Феба и Фемида. Области Альфа, Белл, Эйстла и Толус — являются менее значимыми группами возвышенностей.

Равнины занимают примерно 50% поверхности и располагаются на высотах в пределах от 0 до 2 км относительно среднего радиуса планеты.
Оставшаяся часть поверхности называется низинами и в основном располагается ниже высоты, принятой за нулевую. Данные радара указывают на то, что они, в пределах сантиметровой точности, представляют собой ровную поверхность и заполнены материалом, который вынесен эрозионными процессами с возвышенностей.


Тектоническая активность. Несмотря на тот факт, что Венера лишена тектонической активности как таковой, поверхность планеты демонстрирует множество структур, обычно ассоциируемых с тектоникой плит. Такие образования на поверхности, как разломы, мульды, вулканы, горные массивы и рифтовые равнины на Земле образованы в результате движения плит по расплавленному слою верхней мантии. На Венере активный вулканизм сформировал цепи горных массивов, рифтовых равнин и равнин, рельеф которых был получен в результате серии сжатий и растяжений в течение длительного времени и получивших название черепиц.


В отличие от Земли, здесь деформации непосредственно связаны с динамическим силами внутри мантии планеты. Гравиметрические измерения указывают на то, что Венера не имеет астеносферы — данный слой имеет ме́ньшую вязкость и способствует горизонтальным перемещениям плит. Отсутствие этого слоя предполагает, что деформации поверхности планеты непосредственно связаны с конвекционными перемещениями внутри планеты. Тектонические деформации на Венере происходят в разных масштабах, наименьший из которых находит свое выражение в линейных трещинах или разломах, в некоторых местах разломы составляют сеть параллельных линий. Непротяженные горные хребты, характерные для Луны и Марса, также представлены на поверхности. Эффекты обширного тектонизма проявляют себя в виде разломов, при которых часть коры погружается относительно окружающей местности на более низкий уровень, через приподнятые и опущенные части ландшафта распространяются трещины. Радарные наблюдения показывают, что эти разломы шириной до нескольких сотен километров сконцентрированы в экваториальных областях, на высоких южных широтах и связаны друг с другом. Сформированная таким образом на поверхности сеть разломов покрывает планету, определяя распределение вулканов на поверхности. Рифты на Венере формировались вместе с развитием литосферы и представляют собой группы впадин от десятков до сотен метров шириной и до 1000 км длиной, которые обычно связаны с крупными вулканическими образованиями в виде куполов, такими как области Бета, Атла и Эйстла. Последние возвышенности, по всей видимости, являются выходом магматических плюмовна поверхность, что вызвало их подъем, трещинообразование, образование разломов и вулканизм.


Наиболее высокие горы на планете, горы Максвелла на территории земли Иштар, были сформированы в результате деформаций сжатия, растяжения и бокового движения. Другой тип географических достопримечательностей располагается в низинах и включает в себя «пояса хребтов», которые поднимаются на несколько сот метров над поверхностью, имеют ширину до нескольких сотен метров и длину до тысячи километров. Основные места концентрации этих поясов расположены в районе равнин Лавиния около южного полюса и Аталанта — в районе северного.

Черепицы обнаруживаются в основном в пределах земли Афродиты, восточной части земли Иштар (черепица Фортуна) и в областях Альфа, Телл. Эти области содержат пересекающиеся грабены, связанные с различными геологическими структурами в районе. Так как в местах их соединения происходит перекрытие одних грабенов другими, области их расположения являются наиболее старыми частями поверхности планеты. Таким образом, образование черепиц связано с ранними излияниями базальтового материала, сформировавших равнинную местность, которая впоследствии была деформирована и растрескана тектоническими процессами.

Разрушение коры в прошлом. Считается, что 300-500 млн. лет назад Венера претерпела событие, которое привело к полному обновлению коры планеты или к перекрытию её верхних слоев поступившим мантийным материалом. Одним из возможных объяснений этого явления является гипотеза о цикличности подобных событий, в результате которых происходит избавление от излишков тепла, накапливаемых в её внутренних слоях в течение продолжительного времени. На Земле процесс переноса тепла от центра к поверхности реализуется посредством тектоники плит, который не был обнаружен на Венере. Таким образом, согласно этой теории, в своем современном состоянии планета претерпевает внутренний разогрев из-за радиоактивного распада элементов, что через некоторое время приведет к новому периоду глобального базальтового вулканизма, который практически полностью покроет верхнюю оболочку современной Венеры новым магматическим материалом. Косвенным подтверждением этой теории является то, что, несмотря на близкие к земным параметры планеты, она практически лишена магнитного поля, а также исключительно высоко значение соотношения дейтерия к водороду в атмосфере. Первое может быть объяснено отсутствием отдачи тепла ядром Венеры, второе может указывать на то, что в недалеком прошлом её атмосфера содержала гораздо большее количество воды.

Современные процессы на поверхности. Так как вода не может существовать в жидком состоянии на поверхности, а её количество в атмосфере незначительно, эрозионные процессы на поверхности могут быть вызваны только потоками лавы при извержениях, взаимодействием поверхности с атмосферой, выбросами материала с поверхности при столкновениях планеты с крупными метеоритами и при взрывных извержениях. В двух последних случаях выброшенное вещество — при его попадании в верхние слои атмосферы с сильными ветрами — относится в западном направлении и выпадает на поверхность, образуя зону осадков параболической формы. Атмосферные эрозионные процессы подразделяются на ветровую эрозию, которая при незначительных ветрах на низкой высоте обусловлена большой плотностью газа на поверхности, и на химическую эрозию, которая обусловлена наличием в атмосфере агрессивных химических соединений, вступающих в реакции с поверхностными породами, что приводит к их постепенному разрушению. Так как скорость этих процессов невелика по сравнению с возрастом поверхности, бо́льшая её часть представляет собой не покрытую осадочными породами местность и концентрация осадочных пород отмечается лишь в районах, ассоциируемых с крупными метеоритными ударами в прошлом. В областях выпадения подобных осадков были обнаружены поля дюн, ярданги и осадочные породы, которые были организованы в линейные структуры последующим ветровым воздействием. На основании данных АМС "Магеллан" было обнаружено более 60 зон отложения таких депозитов, которые вместе с участием других эрозионных процессов образуют наиболее новые черты ландшафта.

Прохождение по диску Солнца. Так как Венера является внутренней планетой Солнечной системы по отношению к Земле, её обитатель может наблюдать прохождение Венеры по диску Солнца, когда с Земли в телескоп эта планета предстаёт в виде маленького чёрного диска на фоне огромного светила. Однако это астрономическое явление — одно из самых редких возможных для наблюдения с поверхности Земли. Примерно в течение двух с половиной столетий случается четыре прохождения — два декабрьских и два июньских. Ближайшее произойдёт 6 июня 2012 года. Впервые наблюдал прохождение Венеры по диску Солнца 4 декабря 1639 года английский астроном Иеремия Хоррокс (1619—1641). Он же это явление предвычислил.


Особый интерес для науки представляли наблюдения «явления Венеры на Солнце», которые сделал М. В. Ломоносов 6 июня 1761 года. Это космическое явление было также заранее вычислено и с нетерпением ожидалось астрономами всего мира. Исследование его требовалось для определения параллакса, позволявшего уточнить расстояние от Земли до Солнца (по методу, разработанному английским астрономом Э. Галлеем), что требовало организации наблюдений из разных географических точек на поверхности земного шара — совместных усилий учёных многих стран.


Аналогичные визуальные исследования производились в 40 пунктах при участии 112 человек. На территории России организатором их был М. В. Ломоносов, обратившийся 27 марта в Сенат с донесением, обосновывавшим необходимость снаряжения с этой целью астрономических экспедиций в Сибирь, ходатайствовал о выделении денежных средств на это дорогостоящее мероприятие, он составил руководства для наблюдателей и т. д. Результатом его усилий стало направление экспедиции Н. И. Попова в Иркутск и С. Я. Румовского — в Селенгинск. Немалых усилий также стоила ему организация наблюдений в Санкт-Петербурге, в Академической обсерватории, при участии А. Д. Красильникова и Н. Г. Курганова. В их задачу входило наблюдение контактов Венеры и Солнца — зрительного касания краёв их дисков. М. В. Ломоносов, более всего интересовавшийся физической стороной явления, ведя самостоятельные наблюдения в своей домашней обсерватории, обнаружил световой ободок вокруг Венеры. Это прохождение наблюдалось во всём мире, но только М. В. Ломоносов обратил внимание на то, что при соприкосновении Венеры с диском Солнца вокруг планеты возникло «тонкое, как волос, сияние». Такой же светлый ореол наблюдался и при схождении Венеры с солнечного диска.


М. В. Ломоносов дал правильное научное объяснение этому явлению, считая его результатом рефракции солнечных лучей в атмосфере Венеры. «Планета Венера, — писал он, — окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного». Так впервые в истории астрономии, ещё за сто лет до открытия спектрального анализа, было положено начало физическому изучению планет. В то время о планетах Солнечной системы почти ничего не было известно. Поэтому наличие атмосферы на Венере М. В. Ломоносов рассматривал как неоспоримое доказательство сходства планет и, в частности, сходства между Венерой и Землёй. Эффект увидели многие наблюдатели: Шапп д’Отерош, С. Я. Румовский, Л. В. Варгентин, Т. О. Бергман, но только М. В. Ломоносов правильно его истолковал. В астрономии этот феномен рассеяния света, отражение световых лучей при скользящем падении (у М. В. Ломоносова — «пупырь»), получил его имя — «явление Ломоносова».

Интересен второй эффект, наблюдавшийся астрономами с приближением диска Венеры к внешнему краю диска Солнца или при удалении от него. Данное явление, открытое также М. В. Ломоносовым, не было удовлетворительно истолковано, и его, по всей видимости, следует расценивать как зеркальное отражение Солнца атмосферой планеты — особенно велико оно при незначительных углах скольжения, при нахождении Венеры вблизи Солнца. Учёный описывает его следующим образом: ожидая вступления Венеры на Солнце около сорока минут после предписанного в эфемеридах времени, увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственный и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде ровен. Полное выхождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу при самом выходе, было также с некоторым отрывом и с неясностью солнечного края.


Этот эффект, получил название эффекта «черной капли», причиной появления которой являются одновременное воздействие многих факторов. Так наибольшее влияние оказывают: дифракция света в телескопе, потемнение солнечного диска к краю, а также земная атмосфера. Атмосфера Венеры, как фактор, приводящий к данному эффекту, здесь не была указана, так как «черная капля» наблюдалась также и у Меркурия (атмосфера на нем существует не всегда и сильно разрежена, можно сказать, что у него ее нет), причем наблюдения велись из космоса. Именно по этому все еще продолжаются активные дискуссии по поводу эффекта «черной капли».


© astronomy.net.ua