Venera, taj čudesni planet

Venera je planet gdje Sunce izlazi na zapadu, a zalazi na istoku. I to nije sve, jedan Venerin dan traje dulje nego cijela godina, a godišnja doba na Veneri ne postoje. No, ni tu nije kraj zanimljivostima koje ovaj planet krije.

Ultraljubičasti snimak Venere koji je načinila letjelica Pioneer Venus Orbiter. © Ljubaznošću: NASA
Članak
0Komentari
Broj otvaranja30125

Ovaj članak objavio sam u časopisu Čovjek i svemir, broj 1 iz 2013./2014. godine pod naslovom Venera.

Planet Venera je od davnina bio upečatljiv i poznat  u narodu. Pošto je veći dio vremena vrlo dobro vidljiva na nebu bez ikakvih optičkih pomagala, ljudi su je nazivali zvijezdom Danicom, Jutarnjicom ili Večernjicom, ovisno da li se pojavljivala pred zoru ili nakon sumraka. Od svih planeta, Venera je najsličnija Zemlji, gledajući njenu masu, veličinu, i unutrašnju građu. No, iza svega toga, radi se o prilično drugačijem nebeskom tijelu, vrlo nepovoljnom za detaljno istraživanje, što rezultira i intenzivnijem istraživanju Marsa, koji je postao prva meta svemirskih istraživanja, ali i nekog budućeg teraformiranja i selidbe naše civilizacije s matičnog planeta.


Venera u UV dijelu spektra kako ju je snimila letjelica Mariner 10. © Ljubaznošću: NASA / JPL / Mosaic by Mattias Malmer
Venera se kreće oko Sunca po gotovo kružnoj putanji, na udaljenosti od 108,2 milijuna kilometara, i za jedan obilazak potrebno joj je 224,7 zemaljska dana, dok jedan okret oko vlastite osi traje 243 dana. Dakle, dan je duži od godine! Venera je i jedini planet Sunčeva sustava s retrogradnim okretanjem, odnosno s istoka na zapad. Gledano s njene površine, Sunce bi izlazilo na zapadu, a zalazilo na istoku oko dva mjeseca kasnije. Os rotacije nagnuta je svega 3,39 stupnjeva, što znači da ne postoje godišnja doba. Svakih 19 mjeseci Venera na svome putu prođe između Zemlje i Sunca, i u tom položaju se nalazi na udaljenosti od samo 100 udaljenosti Zemlja-Mjesec.

Zbog mase i volumena sličnima Zemlji, za Veneru se pretpostavlja da ima i sličnu unutrašnju strukturu. Tako se smatra da ima čvrsti unutrašnji dio i tekući vanjski dio metalne kore, no zasad nije otkriveno nikakvo magnetsko polje. Naime, planet se okreće mnogo sporije nego u slučaju Zemlje, što je presporo da se stvori protok rastopljene kore potreban za nastanak magnetskog polja. Unutrašnja temperatura Venere, nastala u ranoj povijesti planeta, te uslijed radioaktivnog raspada unutar plašta, izgubila se u procesima kondukcije i vulkanizma.

Trodimenzionalni pogled na područje Maat Mons. © Ljubaznošću: NASA / JPL
Atmosfera Venere proteže se oko 80 km iznad površine i sastoji se uglavnom od ugljikovog dioksida (96,5%), te ponešto dušika i ostalih plinova u tragovima (vodene pare, sumporovog dioksida i argona). Oblačni sloj nalazi se na visini od 45 do 75 km od površine i odbija čak 80% Sunčeve svjetlosti (zbog utjecaja sumporne kiseline). Ispod debele oblačne mase na površini je tlak od čak 90 bara, što odgovara tlaku vode na 1 km ispod površine mora. Prosječna površinska temperatura iznosi 464 oC, te nema značajnijih razlika između ekvatorskih i polarnih, odnosno dnevnih i noćnih područja planeta. Vjetrovi koji pušu nedaleko same površine relativno su slabi (brzina svega nekoliko km/h) i nose sa sobom zrnca pijeska i prašine, no oni na većim visinama pušu i brzinama do 300-400 km/h, što je usporedivo sa najsnažnijim tornadima na Zemlji. Takvi vjetrovi obiđu planet za 4 dana, te stvaraju zanimljivu pojavu nazvanu super-rotacija, odnosno situaciju kada je brzina vjetrova veća od brzine rotacije planeta. Vjetrovi su najjači u ekvatorskim područjima i nešto slabiji prema polovima, te stoga na oblačnom sloju često stvaraju strukture u obliku slova "V", koje se najbolje vide u ultraljubičastom dijelu spektra.

Radarski snimak površine Venere koji je načinila letjelica Magellan. © Ljubaznošću: NASA / Magellan
Sama površina je u obliku razbacanog kamenja, a svjetlost koja prodre do tla pokazuje nebo i stijene u narančastoj boji, koja dolazi od Venerinih oblaka. Oko 85% površine Venere se sastoji od vulkanskih ravnica (planitia) nastalih od bezbrojnih potoka lave, dok ostali dio se odnosi na visoravni (terra, regio). Smatra se da je starost same površine 300-500 milijuna godina. Postoji oko 1600 većih i bezbroj manjih vulkana, a vjeruje se da su neki još uvijek aktivni. Najveći vulkan se zove Maat Mons, visok 8 km, dok je najviša struktura na planetu visoka 11 km, planinski lanac Maxwell Montes koji čini dio visoravni Ishtar Terra. Nađeni su i vrlo neobični vulkani kakvih nema na zemlji. Vulkani arahnoidi imaju oblik pauka, sa središnjom depresijom koju okružuje povišeni rub sa radijalno raspršenim sustavom grebena i dolina. Na Veneri je dosad poznato oko 1000 kratera, što je posljedica djelovanja debelog oblačnog sloja kao zaštitnog štita u kojem većina padajućih tijela izgori. Najveći je krater Mead, višeprstenaste strukture i promjera 280 km, a nazvan je po američkoj antropologinji Margaret Mead. Dno kratera je duboko svega 1 km, zbog lave koja se razlila netom nakon udara.

Područje Latona Corona i Dali Chasma. © Ljubaznošću: NASA / Magellan
Obzirom da se Venerina orbita nalazi bliže Suncu nego Zemljina, Venera periodično pokazuje svoje mijene, odnosno faze, poput našeg Mjeseca. Kroz običan amaterski teleskop, čini se da je to jedino svojstvo koje se može promatrati. Naime, zbog gustog oblačnog sloja ne možemo promatrati njenu površinu; sâmi oblaci se pojavljuju u sjajnoj, blago žućkastoj boji, uz jedva vidljive blage detalje. Kao i Merkur, ni Venera se ne može promatrati tijekom cijele noći.

Maksimalna kutna udaljenost od Sunca (elongacija) iznosi 47o, što znači da se može prividno nalaziti na nešto više od 3 sata od Sunčeva diska, zapadno (u slučaju istočne elongacije) ili istočno (zapadna elongacija). Kad otprilike znamo gdje se nalazi Venera, nije ju teško pronaći, pošto je nakon Sunca i Mjeseca ona najsjajniji objekt našega neba. Najveću magnitudu od -4,7m Venera doseže 35 dana nakon istočne elongacije i 35 dana prije zapadne elongacije. Prividni promjer Venere varira između 10 kutnih sekundi u položaju gornje konjunkcije, tj. kad se nalazi iza Sunca, i preko 60 kutnih sekundi tijekom donje konjunkcije. Imajmo na umu da povećavanje promjera istovremeno znači i smanjenje faze.

Pri istočnoj elongaciji, Veneru je najbolje promatrati kada više ne smeta Sunčeva svjetlost, a ona se nalazi oko 20o iznad horizonta, jer će pri manjem kutu atmosferska gibanja i niski oblaci narušiti kvalitetu slike. U slučaju kad se pojavljuje prije zore, Veneru je pogodno pričekati da dosegne određenu visinu, i zatim je pratiti čak i tijekom dana. U to vrijeme sjaj samog planeta nije tako snažan, no predugo dnevno promatranje će postati otežanim zbog zračnih turbulencija koja nastaju uslijed povećanja temperature. Premda se čini teškim promatrati Veneru preko dana, sjetimo se da joj je sjaj relativno snažan, te da uz točne podatke o njenom položaju i dovoljnim kutnim otklonom od Sunca, ne bi trebalo biti velikih problema.

ESA-ina letjelica Venus Express. © Ljubaznošću: ESA
Računajući prihvatljivu optičku kvalitetu i mehaničku stabilnost, minimalni preporučeni promjer teleskopa iznosi 15,2 cm (6 inča) za reflektore i 7,5 cm (3 inča) za refraktore. Kod promatranja teleskopima manjeg promjera, za opažanje finih struktura na disku Venere potrebna je prikladna kombinacija velikog kutnog promjera i velika faza osvijetljenog dijela diska. To se događa ponajprije između maksimalne zapadne elongacije i gornje konjunkcije, te gornje konjunkcije i maksimalne istočne elongacije. Uglavnom se koriste povećanja od 100 do 200 puta, no treba biti oprezan i ne pretjerivati, jer imajmo na umu da se radi o relativno sjajnom objektu. Čak i oni veći teleskopi ne podnose prevelika povećanja; povećanja od 300 puta uglavnom daju slike koje podliježu efektima slabog kontrasta i atmosferskih turbulencija.

Na prvi pogled mogli bismo reći da planet Venera i nije posebno zanimljiv astronomima amaterima. No, postoje ipak određeni oblici i pojave koje se uz malo strpljenja i dobre vremenske i tehničke uvjete može promatrati, fotografirati, voditi bilješke.

Već uz skromniju opremu možemo uočiti promjenu mijena, odnosno faza osvijetljenosti Venerina diska. Što je Venera bliža Zemlji, prividni promjer je naravno veći, no faza će biti manja. Promatrajući ovaj fenomen, Galileo je zaključio da je to posljedica kruženja Venere oko Sunca, te je time potvrdio teoriju heliocentričnog sustava gibanja planeta. Nadalje, mogu se uočiti strukture oblaka u obliku simbola "Y", "C" ili "Ψ", koje su vrlo zanimljive za predočavanje u obliku skica i crteža. Zatim postoje i opažanja morfologije, pojaseva, stupnja protezanja kapa na polarnim dijelovima planeta. Naime, te kape se uvježbanim okom mogu uočiti kao blago svjetlija područja, koja se s vremenom mijenjaju i tvore različite oblike. Također mogu se promatrati i bilježiti sve nepravilnosti i promjene u geometriji terminatora. Konačno, tu su vizualna fotometrija i kolorimetrija atmosferskih oblika i fenomena, te fotografiranje (uključujući UV fotografiju), snimanje CCD kamerama, fotoelektrična fotometrija, te video-snimanja. Premda moderna tehnologija kvalitetnije obuhvaća i uočava mnogo detalja, amaterski promatrači nerijetko ostaju pri tradicionalnim tehnikama skiciranja i crtanja.

Ultraljubičasti snimak Venere koji je načinila letjelica Venus Express. © Ljubaznošću: ESA
Prilikom promatranja Venere obično se služimo uobičajenim okularima, no uz korištenje određenih filtara koji će dodatno naglasiti određene obrise i oblike koje putem svojih teleskopa možemo uočiti. Niskopropusni filtri povećat će kontrast i jasnoću, te ograničiti efekte isijavanja. Plavi (W38A) i ljubičasti (W47) Wratten filtri korisni su kod nekontrastnih detalja, uglavnom kod promatranja žućkastog atmosferskog oblačnog sloja. Razne varijacije od crvene do plave boje se mogu uočiti na području južnoga pola korištenjem crvenih (W23A ili W25), žutih (W12 ili W15) i zelenih (W57 ili W58) Wratten filtara. Polarizirajući filtri različitih gustoća smanjit će bliještanje i poboljšati vidljivost manje uočljivih obilježja. Uz opisane filtre u boji, mogu se koristiti i ultraljubičasti (UV) ili infracrveni (IR) filtri.

Snimak s Venerine površine kakve su snimale sovjetske letjelice Venera 9 i Venera 10. © Ljubaznošću: NASA
Klasične tehnike astrofotografiranja mogu se vrlo uspješno koristiti i u slučaju Venere. Bitno je isprobati različite ekspozicije kako bi odredili koja od njih najbolje pristaje obzirom na opremu kojom se služimo i metodu snimanja. Najzastupljenije su tehnike primarnog fokusa i okularne projekcije. Fotografiranje u ultraljubičastom području moglo bi biti nešto teži izazov, no svakako zanimljiv pokušaj, jer će na vidjelo doći razni oblici i strukture Venerine atmosfere. Najveća poteškoća bi mogla biti apsorpcija UV zraka od strane običnoga stakla, zato se UV fotografiranje mora obavljati u primarnom fokusu ili kvarcnim okularima. Za najbolje rezultate potrebno je koristiti UV filtre sa maksimalnom propusnošću između 320 nm i 370 nm, npr. Kodak W18A filtar. Sa nešto skromnijom opremom, Venera se vrlo lijepo može fotografirati pred zoru ili u sumrak zajedno sa zanimljivim detaljima iz okoliša, uz obližnje oblake i slično.

Pepeljasta svjetlost

Pepeljastu svjetlost prvi je put zabilježio talijanski astronom Giovanni Riccioli 1643. godine i jedna je od najstarijih zagonetki Sunčeva sustava, a odnosi se na blagi sjaj neosvijetljenog (noćnog) dijela Venere. Slična pojava se događa i kod Mjesečeve pepeljaste svjetlosti kojeg "obasjava" reflektirana Sunčeva svjetlost sa Zemlje. Venerina pepeljasta svjetlost se najčešće primjećuje kad je Venera na večernjem nebu, to jest kada je večernji terminator okrenut prema Zemlji. Glavna objašnjenja uzroka ovog fenomena bila su svijetljenje neba i pojave munja, no kod oba slučaja problem je energetske prirode. Naime, kako bi se uočila pepeljasta svjetlost, ona mora imati jačinu od barem 10-4 odnosno 0,01% osvijetljenog diska, no uobičajeno svijetljenje noćnoga neba nije toliko snažno, dok bi pojave munja trebale biti snažnije i učestalije od onih na Zemlji kako bi objasnile ovaj fenomen. Pojavljuje li se 1000 slabijih ili 100 snažnijih munja u jednoj sekundi, teško je reći, obzirom da NASA-in Pioneer Venus orbiter (lansiran 1978. godine) svojom vremenskom rezolucijom od jedne sekunde ne može prikazati pulseve unutar jedne milisekunde, a koji su povezani s pojavom munja. No, možemo reći da je spomenuti orbiter tijekom svojih kruženja zabilježio barem nekoliko munja unutar perioda od 30 sekundi.

Vrtlozi u Venerinoj atmosferi na južnom polu koje je snimila letjelica Venus Express
sa visine od 2000 kilometara. © Ljubaznošću: ESA
Bliski preleti letjelice Cassini tijekom travnja 1998. i lipnja 1999. godine nisu zabilježili nikakve radio signale visokih frekvencija koje bi munje emitirale, što dovodi do zaključka da su munje na Veneri ili prilično rijetke, ili potpuno drugačije prirode od onih Zemljinih. Godine 2007. letjelica Venus Express također nije direktno zabilježila munje, no uočila je određene atmosferske smetnje nižih frekvencija koje mogu biti rezultat sijevanja i pojave munja. Zemaljski teleskop Keck 1 snimio je blagi zeleni sjaj, koji nastaje kad UV zrake sa Sunca razbijaju molekule ugljičnog dioksida na kisik i ugljikov monoksid, ali zeleni sjaj kisika ipak je preslab da bi mogao objasniti ovu pojavu. Druga istraživanja pretpostavljaju da je pepeljasta svjetlost pojava geološke ili meteorološke prirode, s obzirom na vrlo visoku površinsku temperaturu i tlak. Stoga se postavila teorija da takva iznimna temperatura uzrokuje crvenkasto isijavanje, što su nedavna vizualna promatranja (u kojima se svjetlost opisuje kao "bakrena" ili "crvenkasto-siva") i fotografije snimljene u infracrvenom spektru i potvrdile.

Magellanov radarski snimak vulkana arahnoida. © Ljubaznošću: NASA / JPL
Nakon toliko mogućih uzroka pepeljaste svjetlosti, spomenimo i onaj njemačkog astronoma Franza von Gruithuisena iz 19. stoljeća, koji je to objasnio požarima kojima će se dobiti dodatni prostor za poljoprivredni uzgoj, ili kako bi se proslavila krunidba novoga cara Venere!

Schröterov efekt

Godine 1793. njemački astronom amater Johann Schröter otkrio je zanimljivu pojavu vezanu uz Venerine faze. Naime, pri položaju maksimalne elongacije, na Venerinu disku bi se trebao pojaviti potpuno ravan terminator, koji bi tvorio dvije jednake polovice (osvijetljenu i neosvijetljenu). No, u praksi to baš i nije tako. Takozvana dihotomija pri opažanju ne odgovara onoj izračunatoj; takva odstupanja primjećuju se nekoliko dana prije istočne elongacije i nekoliko dana nakon zapadne elongacije.  Mnoga su se istraživanja provela kako bi se otkrila tajna ove pojave, a posebice se vodila polemika oko dva moguća objašnjenja. Jedno je rješenje da se fenomen događa uslijed efekta sumraka duž linije Venerina terminatora, dok je drugo ograničena sposobnost vizualnih promatrača sa Zemlje da precizno razlučuju točan oblik Venerina diska kroz teleskop. Točan razlog Schröterova efekta nije sasvim poznat; neki astronomi to pripisuju raspršenju Sunčeve svjetlosti iznad oblačnog pokrova Venerine  atmosfere, dok se drugi i dalje drže toga da se radi ipak samo o pogreškama u promatranju. Kako god bilo, možemo napomenuti da se terminator obično pojavljuje i vidi potpuno ravan oko četiri dana kod obje elongacije.  

Produženi rogovi

Već smo spomenuli da se matematički izračunate i promatrane faze Venere ponekad ne podudaraju. U nekim slučajevima polarni vrhovi se produže do područja gdje Sunčeva svjetlost nikako ne može padati, to jest preko 180o tijekom faze od 50%. Takva produženja nazivamo Venerini rogovi, i često su svjetlija od ostatka osvijetljenog diska. Rogovi su mnogo uočljiviji za vrijeme ili blizu dihotomije, kad se može primijetiti da je terminator zakrivljen. Zašto ti rogovi prelaze terminator, i prelazi na neosvijetljenu stranu diska, i dalje nije potpuno razjašnjeno, no zna se da nije zbog refrakcije, odnosno loma svjetlosti, jer bi se u tom slučaju pojava primjećivala duž cijeloga terminatora.

Mädlerov fenomen

U proljeće 1833. godine, tijekom Venerina približavanja položaju donje konjunkcije, Johann Heinrich von Mädler je zabilježio svojim refraktorom Veneru koja je ličila kometu. Naime, riječ je o pojavi višebrojnih zraka svjetlosti koje su izvirale sa Venerinog osvijetljenog ruba, što je planetu davalo oblik  kometa širokog lepezastog repa. Taj izgled trajao je dok god se Venera mogla promatrati te noći, i nije se mijenjao uslijed rotacije okulara ili promjene povećanja na teleskopu. Prema Mädlerovoj skici, jedna zraka sa sjevernog, a druga s južnog dijela srpa, razilaze se u smjeru Sunca, i to pod kutom od 90o, no nijedna zraka nije usmjerena točno prema samome Suncu. Premda je bio uvjeren da se ne radi o optičkoj iluziji, Mädler nije dao nikakva objašnjenja za ovu pojavu.

Tranzit Venere

Tranzit Venere je rijedak i povijesno vrlo bitan astronomski događaj. Radi se o položaju poravnanja putanja Zemlje i Venere u odnosu na Sunce, odnosno Venera prividno prelazi preko Sunčeva diska, a mi Zemljani to vidimo kao sitnu okruglu točku koja unutar nekoliko sati stvori ovaj nebeski spektakl (ovisno o duljini puta prelaska Venere preko diska). Osim Venerinog, postoji i tranzit Merkura, koji na pozadini Sunčeva diska izgleda mnogo sitniji. Tranzit Venere se događa prema pomalo čudnom vremenskom rasporedu; unutar 243 godine vidimo 4 tranzita, u parovima odvojenim 8 godina. Otkad je izumljen teleskop, dogodila su se 4 para tranzita i to 1631. g. (nije promatran teleskopom) i 1639., 1761. i 1769., 1874. i 1882. g., te nedavno 2004. i 2012. godine. (pogledajte članak Kad Venera ljubi Sunce).

NASA-ina letjelica SDO snimila je Venerin tranzit preko Sunca. © Ljubaznošću: NASA
Da su ravnine orbita Venere i Zemlje poravnate, tranziti bi bili mnogo češći, no ovako Venera uglavnom prolazi ili malo iznad ili malo ispod diska Sunca. Promatranja sa različitih dijelova Zemlje omogućila su znanstvenicima da proračunaju točnu veličinu Sunca, te udaljenost između Zemlje i Sunca. Prije tih mjerenja,  procjene tih veličina uglavnom su se nagađale, no u 18. stoljeću znanstvenici su izračunali da je udaljenost Zemlja-Sunce 153 milijuna kilometara, što je mala pogreška u odnosu na današnji podatak od približno 150 milijuna kilometara. U moderno vrijeme, ovi tranziti se koriste za mjerenja vezana uz Venerinu atmosferu, kao i za usavršavanje metoda traženja egzoplaneta. Tijekom tranzita, točnije pri samom prividnom ulasku ili izlasku Venere iz Sunčeva diska, ponekad je moguće vidjeti sjajan rub oko Venerina ruba nasuprot tamne pozadine svemira, što je rezultat prelamanja Sunčeve svjetlosti u području guste gornje atmosfere Venere.

Treći kontakt i efekt kapljice. © Ljubaznošću: Danijel Reponj
Takozvani "efekt crne kapi" događa se prilikom drugog i trećeg kontakta, odnosno na samome kraju potpunog ulaska Venere ispred Sunčevog diska, te na početku izlaska iz diska. Obris Venere i tamne pozadine svemira kao da se pretapaju, te ta točka kontakta se čini izdužena, poput suze ili kapi. Ova iluzija se događa zbog difrakcije (skretanja i interferencije svjetlosnih valova), loma svjetlosti u Venerinoj atmosferi, no djelomično i zbog nesavršenosti optičkih uređaja i Zemljine atmosfere. No, 1999. godine pri promatranju tranzita Merkura NASA-inim satelitom TRACE, opet je uočen ovaj efekt, što izravno isključuje utjecaj atmosfere Zemlje i planeta kojega se promatra. Pošto difrakcija i nesavršena optika ne mogu sami objasniti cijeli fenomen, zaključilo se da je glavni razlog postupna zatamnjenost Sunčeva ruba. Sjetimo se da je Sunce velika kugla plina bez oštrog ruba, stoga kako odmičemo sa Sunčeva ruba prema tamnijoj pozadini, postaje sve tamnije kako plin biva sve rjeđi. Pet godina kasnije, pri tranzitu Venere, potvrđena je ova hipoteza, no što uistinu uzrokuje efekt crne kapljice i dalje je predmetom različitih rasprava. Na kraju spomenimo da nas sljedeći tranzit Venere očekuje 2117. godine, no Merkurov tranzit je već mnogo izgledniji za doživjeti, jer će se sljedeći dogoditi 9. svibnja 2016. godine.

Bez komentara
Želiš komentirati? Klikni!