Венера

Венера — вторая от Солнца планета, почти двойник Земли по размеру и массе, но с самыми жёсткими условиями среди планет земной группы. Под толстым слоем облаков из серной кислоты температура у поверхности около 464 °C, жарче, чем на ближайшем к Солнцу Меркурии, а давление примерно в 90 раз выше земного. Поверхность скрыта облаками, и до космической эры о ней можно было только гадать: сначала представляли болота и океаны, а оказалось, что там раскалённая пустыня. Карту рельефа составили с помощью радаров.

Что это за планета

Диаметр Венеры — около 12 100 км, это 95 % земного, масса — 82 % земной, сила тяжести — чуть меньше 0,9 от земной. Вокруг Солнца планета обходит за 225 земных суток. Она вращается очень медленно и в обратную сторону: оборот вокруг оси занимает 243 суток, то есть звёздные сутки на Венере длиннее её года, а Солнце там восходит на западе. Спутников у Венеры нет, а собственного магнитного поля нет вовсе — его заменяет магнитный «хвост», который создаёт солнечный ветер, взаимодействуя с верхней атмосферой.

Атмосфера и облака

Атмосфера Венеры на 96 % состоит из углекислого газа и примерно на 3,5 % из азота. Углекислота удерживает тепло: так возникает самый сильный в Солнечной системе парниковый эффект, из-за которого поверхность одинаково горяча и днём, и ночью, и на полюсах, и на экваторе. Облачный слой лежит на высоте примерно 48–70 км и состоит из капель серной кислоты. На высоте облаков ветер дует в сторону вращения планеты и обегает её примерно за четыре земных суток, это в десятки раз быстрее, чем вращается сама планета. Из-за плотных облаков Венера очень яркая: они отражают около трёх четвертей солнечного света.

Интереснее всего слой облаков: на высотах около 50 км давление близко к земному у поверхности, а температура составляет примерно 30–70 °C. Поэтому время от времени возникают гипотезы о жизни в облаках Венеры. В 2020 году сообщили об обнаружении там фосфина, но последующие проверки результат оспорили («Фосфин в облаках Венеры»).

Почему Венера стала такой

Венера и Земля родились примерно в одной области Солнечной системы из похожего вещества, но пошли разными путями. Венера ближе к Солнцу, и вода в её атмосфере была преимущественно паром, а не льдом или жидкостью: пар усиливал парниковый эффект, планета нагревалась ещё сильнее, а ультрафиолет Солнца разрушал молекулы воды в верхних слоях, и лёгкий водород уходил в космос. След этого — соотношение тяжёлого и обычного водорода в атмосфере Венеры: тяжёлого водорода (дейтерия) там примерно в 100–150 раз больше, чем в земной воде. Могли ли на Венере в прошлом быть океаны, учёные до сих пор спорят: некоторые модели допускают, что миллиарды лет назад на ней было гораздо прохладнее.

Поверхность

Поверхность Венеры сквозь облака изучают радаром и в отдельных спектральных окнах. Космический аппарат «Магеллан» (NASA) в 1990–1994 годах составил радарную карту почти всей планеты. Большую часть поверхности занимают вулканические равнины, над ними поднимаются два материка: земля Иштар на севере с горами Максвелла высотой около 11 км над средним уровнем и земля Афродиты у экватора. Вулканов очень много: известно более полутора тысяч крупных, среди них щитовые вулканы высотой в несколько километров, и, возможно, больше ста тысяч малых. Ударных кратеров мало (около тысячи), а значит, вся поверхность относительно молода и обновлялась лавой. Мелких кратеров нет совсем: самые маленькие — около трёх километров. Небольшое тело дробится в плотной атмосфере ещё на подлёте, и до грунта долетает горсть обломков: вместо одного кратера остаётся тесная группа. Крупные кратеры разбросаны по планете случайно, будто вся поверхность примерно одного возраста. Отсюда спор: одни считают, что Венера когда-то обновилась почти целиком за короткое время, другие — что лава перекрывала её по частям. Возраст поверхности оценивают от нескольких сотен миллионов лет до миллиарда. Анализ снимков «Магеллана», опубликованный в 2023 году, выявил изменение жерла вулкана Маат Монс в 1991 году; исследователи интерпретируют его как прямое свидетельство вулканической активности.

Тектоники плит, как на Земле, на Венере не обнаружено: кора, судя по всему, цельная, а недра остывают через вулканы и огромные кольцевые структуры — короны, до сотен километров в поперечнике. Один из главных доводов — распределение высот: на Земле у него два пика, материки и океанское дно, а на Венере пик один, и почти вся поверхность лежит в пределах километра от среднего уровня.

Как увидеть Венеру

После Солнца и Луны это самое яркое тело на небе: блеск достигает −4,9 звёздной величины, её можно увидеть даже днём. Орбита Венеры лежит внутри орбиты Земли, поэтому планета никогда не уходит от Солнца дальше чем на 47° и видна либо вечером после заката, либо утром перед рассветом — «вечерняя» и «утренняя звезда». В небольшой телескоп заметны фазы Венеры, как у Луны: от узкого серпа до почти полного диска. Об этом подробнее в разделе «Наблюдение планет». Иногда Венера проходит по диску Солнца — прохождение видно как чёрная точка. Последние прохождения были в 2004 и 2012 годах, следующие будут лишь в 2117 и 2125.

Как мы ошибались насчёт Венеры

Венера похожа на Землю по размеру, и естественно было ждать, что поверхность у неё земная: тёплая и влажная. Но облака закрывают её целиком, и спорили по косвенным признакам. В 1920-х годах спектры, снятые в обсерватории Маунт-Вилсон, не показали над облаками ни водяного пара, ни кислорода. Одни решили, что под облаками безводная пустыня, другие — что вода превратилась в капли холодных облаков, а планета залита океаном. Когда в атмосфере нашли много углекислого газа, предполагали уже и «газированный» океан, и даже нефтяное море (так эти гипотезы пересказывает Карл Саган в «Космосе»; кто именно их выдвигал, он не уточняет). Ещё в начале 1960-х многие учёные допускали, что вся планета покрыта океаном, хотя мысль об очень высоких температурах теоретики высказывали с 1940-х годов.

Первый намёк на истинное положение дало радио, а не свет. Радиотелескопы показали, что Венера излучает так, будто нагрета до сотен градусов: наблюдения 1956–1958 годов в Морской исследовательской лаборатории США дали яркостную температуру порядка 600 кельвинов. NASA отмечает, что именно радио и радиолокация первыми указали на очень горячую поверхность. В декабре 1962 года американская станция Mariner 2 измерила микроволновое излучение планеты при пролёте и не нашла разницы между дневной и ночной сторонами. А 18 октября 1967 года советская «Венера-4» впервые измерила на спуске состав и давление атмосферы и прекратила работу при давлении около 18 атмосфер. Болот и океанов под облаками не оказалось («Советские миссии к Венере»).

Как узнали то, что знаем

В конце 1610 года Галилей увидел фазы Венеры; они стали одним из доводов в пользу системы Коперника. Во время прохождения 1761 года Михаил Ломоносов заметил ореол вокруг планеты и сделал вывод, что у Венеры есть атмосфера. В космическую эпоху главную роль сыграли советские аппараты серии «Венера»: «Венера-7» в 1970 году совершила первую в истории мягкую посадку на другую планету, «Венера-9» в 1975 году передала первые снимки поверхности, а в 1982 году «Венера-13» прислала первые цветные снимки. Аппараты работали на поверхности от получаса до двух часов, пока жара и давление их не выводили из строя («Советские миссии к Венере»). Позднее планету исследовали «Магеллан» и европейский «Венера-экспресс» (2006–2014). Космические агентства готовят новые аппараты для Венеры — NASA (DAVINCI и VERITAS) и ESA (EnVision), но сроки запусков пока ориентировочные.