Суперротацию атмосферы Венеры объяснили тепловыми приливами

Японские планетологи выяснили, что необычно быстрое вращение атмосферы Венеры поддерживается благодаря тепловым приливам, волнам Россби и турбулентности. К такому выводу они пришли на основе снимков облачного слоя, сделанных с помощью межпланетного зонда «Акацуки». Статья опубликована в журнале Science.

Еще в середине прошлого века астрономы заметили, что верхние слои плотного облачного покрова Венеры движутся намного быстрее ее поверхности. В то время как период вращения планеты составляет 243 земных дня, ее атмосфере на полный оборот требуется всего 92 часа — этот феномен назвали суперротацией. Для поддержания суперротации необходимо непрерывное перераспределение углового момента, которое позволило бы преодолеть трение с поверхностью планеты, однако механизмы, лежащие в основе этого процесса, до сих пор оставались неизвестны.

Такеши Хоринучи (Takeshi Horinouchi) из Университета Хоккайдо вместе с коллегами изучили снимки, сделанные аппаратом «Акацуки» японского аэрокосмического агентства JAXA. Используя данные наблюдений в ультрафиолетовом и инфракрасном диапазонах с 2015 по 2018 год, исследователи отследили движение облаков и определили скорость движения ветров на разных широтах, а затем построили глобальную модель переноса углового момента в атмосфере.

Анализ показал, что угловой момент возникает и поддерживается за счет тепловых приливов, которые представляют собой изменения атмосферного давления, вызванные солнечным нагревом вблизи экватора планеты. Им в противовес действуют волны планетарного масштаба (также известные как волны Россби) и крупномасштабная атмосферная турбулентность.

Как видно на иллюстрации выше, в верхнем облачном слое Венеры существует вертикальная и меридианная циркуляция (циркуляция север-юг), которая обеспечивает перенос тепла от низких широт к высоким широтам, так как в низких широтах солнечный свет поглощается сильнее. Эта циркуляция также переносит и угловой момент, который соответствует силе ветров, и замедляет суперротацию. Однако замедление компенсируется за счет ускорения, вызванного тепловыми приливами, которые переносят угловой момент как по горизонтали, так и по вертикали. На средних широтах, как считают ученые, за регулировку распределения углового момента отвечают гидродинамические неустойчивости.

При этом эксперты отмечают, что вопрос о том, отражает ли построенная японскими планетологами модель полную картину, остается открытым, так как исследователи проанализировали лишь один слой газовой оболочки Венеры. По их мнению, существует вероятность, что активность и сила влияния атмосферных волн может отличаться на других уровнях облачного покрова планеты. 

Ранее исследователи выяснили, что на поведение атмосферы Венеры может также влиять и форма ее поверхности. По их мнению, под плотным слоем облаков планеты могут скрываться горы, на которые наталкиваются воздушные потоки, в результате чего формируются волны тяготения. 

Кристина Уласович