Изучение Венеры имеет более чем четырехвековую историю, в которой последние шесть десятилетий отмечены работой автоматических межпланетных станций. Тем не менее, даже такие фундаментальные параметры планеты, как длина суток и угол наклона оси вращения, до настоящего времени определялись с существенной погрешностью. Благодаря анализу данных, собранных за 15 лет наблюдений, американские астрономы смогли значительно уточнить эти два показателя и оценить размер венерианского ядра.
Статья с новыми измерениями опубликована в рецензируемом журнале Nature Astronomy. В данной научной работе сотрудники Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе ( UCLA) анализ данных, полученных в результате радарных наблюдений Венеры, был проведен с использованием информации, полученной обсерваториями Грин-Банк (Западная Вирджиния) и Голдстоун (Калифорния). Примененные радиотелескопы обладают уникальными характеристиками: обсерватория Грин-Банк оснащена самой большой в мире поворотной антенной для астрономических наблюдений, а обсерватория Голдстоун входит в состав комплекса дальней космической связи NASA Deep Space Network (DSN).
Сбор необходимых данных занял пятнадцать лет – с 2006 по 2020 год. Такой продолжительный период был обусловлен не только высокой нагрузкой на радиоастрономические обсерватории, но и значительным уровнем шума в получаемых данных. Из-за помех и нехватки (или неточности) измерений часть наблюдений оказалась непригодной. Тем не менее, за полтора десятилетия ученым удалось собрать достаточно качественных данных, чтобы уточнить ключевые параметры Венеры.
Прежде всего, исследования показали, что ось второй планеты от Солнца наклонена на 2,6392±0,0008 градуса по отношению к плоскости ее орбиты. Полученное таким образом показатель, является на порядок более точным, чем предыдущие расчеты. Для сравнения, Венера вращается в пространстве практически вертикально: наклон Земли относительно плоскости ее орбиты составляет 23 градуса, 26 минут и 21 секунду.
Американские астрономы, определив скорость вращения Венеры вокруг своей оси, скорректировали данные о средней продолжительности суток на этой планете — 243,0226±0,0013 земных дней. Примечательно, что в процессе наблюдений это значение варьировалось в пределах 20 минут. Данные отклонения, вероятно, обусловлены быстрым движением венерианской атмосферы, которая имеет массу, в 93 раза превышающую земную, и перемещается относительно поверхности со скоростью одного оборота за 96 часов. В результате взаимодействия столь массивной атмосферы и планеты происходит заметный обмен импульсом. Подобный эффект наблюдается и на Земле, однако его величина значительно меньше — около миллисекунды в день.
Определение наклона оси вращения и ее прецессии позволило оценить размеры ядра Венеры. Если представить вторую планету от Солнца юлой, то ее верхний штырек будет описывать круг за 29 тысячелетий (с периодом 44,58±3,3 угловых секунды в год). Этот период немного медленнее, чем прецессия оси вращения Земли, для которой требуется 26 тысяч лет для аналогичного оборота. Используя эти отклонения, американские астрономы рассчитали момент инерции Венеры (0,337±0,024), что позволило определить размер ее ядра — 3500 километров в диаметре (примерно как у Земли). Однако, на основе этих данных пока невозможно установить, является ли ядро жидким или твердым.
Несмотря на значительные временные затраты, точные данные имеют решающее значение для астрономов, поэтому работа, выполненная сотрудниками UCLA работа, безусловно, заслуживает уважения. После Венеры они планируют переместить фокус внимания на крупные спутники Юпитера — Европу и Ганимед. Они настолько массивные и сложно устроенные, что сравнимы по многим характеристикам с планетами. Сложно пока сказать, сколько времени уйдет на их исследование с помощью радиотелескопов, но хочется надеяться, что меньше декады.
Венера вызывает значительный интерес у исследователей, поскольку среди всех планет Солнечной системы она наиболее близка к Земле по ряду характеристик. По этой причине ее часто называют «сестрой» нашей планеты. Хотя с прошлого года после неосторожного заявления главы «Роскосмоса» она больше известна, как «русская планета». И некоторая правда в этих словах есть: именно СССР осуществил самые впечатляющие космические миссии к Венере. Правда, за последние три десятилетия на орбиту вокруг нее вышло всего три аппарата (американский, японский и европейский). Некоторые научные данные предоставили и «пролетающие мимо» зонды, но полноценным исследованием второй планеты от Солнца это назвать трудно.
Изучение Венеры затруднено из-за суровых условий, существующих на ее поверхности и в атмосфере. Проектирование посадочных модулей требует учета экстремально высоких температур (превышающих 460 градусов Цельсия) и давления (в 90 и более раз превышающего земное на уровне моря). Кроме того, аппараты, способные летать в атмосфере, подвержены риску столкновения с кислотными облаками. Орбитальные зонды сталкиваются с тем, что плотные облака полностью закрывают планету, делая ее непроницаемой для оптических инструментов (за исключением небольших «окон» в инфракрасной области спектра), но доступной для радиодиапазона).