Вене́ра — вторая по удалённости от Солнца и шестая по размеру планета Солнечной системы, наряду с Меркурием, Землёй и Марсом принадлежащая к семейству планет земной группы. Названа в честь древнеримской богини любви Венеры. По ряду характеристик — например, по массе и размерам — Венера считается «сестрой» Земли. Венерианский год составляет 224,7 земных суток. Она имеет самый длинный период вращения вокруг своей оси (около 243 земных суток, в среднем ) среди всех планет Солнечной системы и вращается в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет.
Венера не имеет естественных спутников. На земном небе Венера является третьим по яркости светилом после Солнца и Луны. Её яркость достигает видимой звёздной величины −4,6m и является достаточной, чтобы ночью отбрасывать различимые тени. Изредка Венера видна невооружённым глазом и в светлое время суток.
Венера имеет плотную атмосферу, состоящую более чем на 96 % из углекислого газа. Атмосферное давление на поверхности планеты в 92 раза больше, чем на поверхности Земли, и примерно равно давлению воды на глубине 900 метров. Из-за высокого давления углекислый газ в приповерхностной части атмосферы по агрегатному состоянию является уже не газом, а сверхкритической жидкостью, поэтому эта часть атмосферы представляет собой «полужидкий-полугазообразный» океан из сверхкритического углекислого газа. Средняя температура поверхности Венеры составляет 735 К (+462 °C), что делает её самой горячей планетой в Солнечной системе, несмотря на то что Меркурий находится ближе к Солнцу. Венера покрыта непрозрачным слоем облаков из серной кислоты с высокой отражающей способностью, что закрывает поверхность планеты от прямой видимости. Высокая температура поверхности обусловлена действием парникового эффекта.
В качестве одного из наиболее ярких объектов в небе Венера стала важным элементом в человеческой культуре. Это первая планета, для которой в начале второго тысячелетия до нашей эры было зафиксировано движение по небу. Как ближайшая к Земле планета Венера была главной целью для ранних межпланетных исследований. Это также первая планета, окрестности которой посетил земной космический аппарат («Маринер-2» в 1962 году) и на поверхность которой была совершена посадка («Венера-7» в 1970 году). Плотные облака Венеры делают невозможным наблюдение её поверхности в видимом свете, поэтому подробные карты её поверхности появились только после выхода в 1991 году на околовенерианскую орбиту космического аппарата «Магеллан», осуществившего радиолокационное исследование поверхности Венеры с высоким разрешением. Существуют проекты по реализации более сложных задач на поверхности Венеры, в том числе с использованием планетоходов, но им мешают тяжёлые условия на поверхности Венеры.
Общие сведения
Среднее расстояние Венеры от Солнца — 108 млн км (0,723 а. е.). Расстояние от Венеры до Земли меняется в пределах от 38 до 261 млн км. Её орбита очень близка к круговой — эксцентриситет составляет всего 0,0067. Период обращения вокруг Солнца равен 224,7 земных суток; средняя орбитальная скорость — . Наклон орбиты к плоскости эклиптики равен 3,4°. По размерам Венера довольно близка к Земле. Радиус планеты равен 6051,8 км (95 % земного), масса — 4,87 кг (81,5 % земной), средняя плотность — 5,24 г/см³. Ускорение свободного падения равно , вторая космическая скорость — .
Венера классифицируется как землеподобная планета, и иногда её называют «сестрой Земли», потому что обе планеты похожи размерами и составом. Однако условия на двух планетах очень разнятся. Атмосфера Венеры, самая плотная среди землеподобных планет, состоит главным образом из углекислого газа. Поверхность планеты полностью скрывают облака серной кислоты, непрозрачные в видимом свете. Споры о том, что находится под густой облачностью Венеры, продолжались до XX века. В то же время атмосфера Венеры прозрачна для дециметровых радиоволн, с помощью которых и был исследован рельеф планеты.
Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза больше, чем на Земле. Подробное картографирование поверхности Венеры проводилось в течение последних 22 лет — в частности, проектом «Магеллан». Поверхность Венеры носит яркие признаки вулканической деятельности, а атмосфера содержит серу. Есть некоторые признаки того, что вулканическая деятельность на Венере продолжается и сейчас. Удивительно низкое число ударных кратеров говорит в пользу того, что поверхность Венеры относительно молода: ей приблизительно 500 миллионов лет. Тектоники плит на Венере нет (вероятно, потому, что её литосфера из-за отсутствия воды слишком вязкая и, следовательно, недостаточно подвижна), но есть много следов менее масштабных тектонических движений.
Венера вращается вокруг своей оси, наклонённой к плоскости орбиты на 177,36°, из-за чего при наблюдении со стороны северного полюса эклиптики планета вращается с востока на запад, то есть в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет. Один оборот вокруг оси по продолжительности равен 243 земным суткам. Комбинация этих движений даёт величину солнечных суток на планете 116,8 земных суток. Один оборот вокруг своей оси по отношению к Земле Венера совершает за 146 сутокУгловая скорость обращения Земли 0,986 град/сутки, а вращение Венеры 1,481 град/сутки. Итоговая угловая скорость 2,467 град/сутки. Или оборот — 145,92 суток., а синодический период составляет 584 суток, то есть ровно вчетверо дольше. Поэтому в каждом нижнем соединении (то есть во время максимального сближения с Землёй) Венера обращена к Земле одной и той же стороной. Пока неизвестно, является ли это совпадением или же здесь действует приливное взаимодействие Земли и Венеры.
Венера в Солнечной системе
Астрономические характеристики Венера — третий по яркости объект на небе Земли после Солнца и Луны; она достигает видимой звёздной величины −4,6m. Поскольку Венера ближе к Солнцу, чем Земля, она никогда не удаляется от Солнца более чем на 47,8° (для земного наблюдателя)Если из точки внешней окружности провести касательную к внутренней окружности, то r/R=sin(a), где a — угол между касательной к малой окружности, и линии, проходящей через данную точку и центр обеих окружностей. Перигелий земли 147 098 тысяч км, афелий Венеры 108 942 тысяч км. Из этого следует, что максимально возможный угол между Солнцем и Венерой равен arsin(108 942/147 098)=47,8°. Поэтому обычно Венера видна незадолго до восхода или через некоторое время после захода Солнца, традиционно называясь при этом соответственно «утренняя звезда» и «вечерняя звезда».
Венеру легко распознать, так как по блеску она намного превосходит самые яркие звёзды. Отличительным признаком планеты является её ровный белый цвет. Венера, так же, как и Меркурий, не отходит на небе на большое расстояние от Солнца. В моменты элонгаций Венера может удалиться от нашей звезды максимум на 47°. Как и у Меркурия, у Венеры есть периоды утренней и вечерней видимости; в древности считали, что утренняя и вечерняя «Венеры» — разные звёзды.
В телескоп, даже небольшой, можно без труда наблюдать изменение видимой фазы диска планеты. Его впервые наблюдал в 1610 году Галилей.
Прохождение по диску Солнца
Так как Венера расположена ближе к Солнцу, чем Земля, с Земли можно наблюдать прохождение Венеры по диску Солнца. При этом планета предстаёт в виде маленького чёрного диска на фоне огромного светила. Однако это очень редкое явление: в течение примерно двух с половиной столетий случается четыре прохождения — два декабрьских и два июньских. Последнее произошло 6 июня 2012 года. Следующее прохождение будет 11 декабря 2117 года.
Впервые прохождение Венеры по диску Солнца наблюдали 4 декабря 1639 года английский астроном Иеремия Хоррокс (он же предвычислил дату явления) и его друг и коллега Уильям Крабтри. Наблюдения позволили им уточнить оценку размера Венеры и с наилучшей для своего времени точностью определить расстояние от Земли до Солнца.
Следующее прохождение было предвычислено на 6 июня 1761 года и с нетерпением ожидалось астрономами всего мира. Наблюдение его из разных точек земного шара было необходимо для определения параллакса, позволявшего уточнить расстояние от Земли до Солнца по методу, разработанному английским астрономом Эдмундом Галлеем.
Наблюдения этого прохождения производились в 40 пунктах при участии 112 человек. На территории России организатором их был Михаил Васильевич Ломоносов. Результатом его усилий стало направление экспедиции Никиты Ивановича Попова в Иркутск и Степана Яковлевича Румовского — в Селенгинск. Он также добился организации наблюдений при участии Андрея Дмитриевича Красильникова и Николая Гавриловича Курганова в Академической обсерватории Санкт-Петербурга вопреки нежеланию её директора Франца Эпинуса допускать к наблюдению русских учёных. Задачей наблюдателей было точно отметить время контактов Венеры и Солнца — зрительного касания краёв их дисков.
Сам Ломоносов, более всего интересовавшийся физической стороной явления, вёл самостоятельные наблюдения в своей домашней обсерватории. Он обратил особое внимание на сопровождавшие контакты оптические эффекты и описал их в работе «Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санктпетербургской императорской Академии Наук майя 26 дня 1761 года», опубликованной на русском языке 4 июля 1761 года и в августе того же года переведённой на немецкий язык.
Один эффект возник незадолго до первого контакта диска Венеры с диском Солнца: «…солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван». Эффект повторился и при сходе Венеры с солнечного диска: «…последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу при самом выходе было также с некоторым отрывом и с неясностию солнечного края». Сам Ломоносов приписал этот эффект вступлению «Венериной атмосферы в край солнечный», однако Александр Иванович Лазарев в 1978 году высказал мнение, что его причиной является зеркальное отражение Солнца от атмосферы Венеры, возникающее при малом угле скольжения. Другой эффект наблюдался сначала словно «тонкое, как волос, сияние», возникшее в момент близкий к полному вступлению Венеры на диск Солнца. Ломоносову показалось, что сияние отделило ещё не вступившую на Солнце часть диска Венеры, но это впечатление оказалось ошибочным (аналогичную ошибку допускали некоторые наблюдатели и при следующих прохождениях Венеры по Солнцу в 1874 и 1882 годах). Более правильное наблюдение этого эффекта удалось сделать в начале схождения Венеры с солнечного диска. Ломоносов описал выступивший при приближении Венеры изнутри к краю солнечного диска «на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила». Этот эффект был верно истолкован Ломоносовым как следствие преломления солнечного света в атмосфере Венеры, не уступающей по величине атмосфере Земли. Впоследствии он был назван «явлением Ломоносова».
Оптические эффекты, сопровождавшие моменты контактов Венеры и Солнца, отмечали во время прохождения 1761 года и другие наблюдатели, в частности, Степан Румовский, Шапп д’Отерош, Тоберн Бергман. Однако именно Ломоносов первым определённо объяснил их наличием у Венеры плотной атмосферы.
Спутники
Венера, наряду с Меркурием, является планетой, не имеющей естественных спутников.
В XIX веке существовала гипотеза, что в прошлом спутником Венеры являлся Меркурий, который впоследствии был ею «потерян»С. А. Язев. «Лекции о Солнечной системе: Учебное пособие», — СПб: Лань, 2011, С. 57-75. ISBN 978-5-8114-1253-2. В 1976 году Том ван Фландерн и при помощи численного моделирования показали, что эта гипотеза хорошо объясняет большие отклонения (эксцентриситет) орбиты Меркурия, его резонансный характер обращения вокруг Солнца и потерю вращательного момента как у Меркурия, так и у Венеры. Также объясняется приобретение Венерой вращения, обратного основному в Солнечной системе, разогрев поверхности планеты и возникновение плотной атмосферы.