Ученые разгадали тайну гигантской аномалии в облаках Венеры, которая годами оставалась необъяснимой
Загадочная погодная аномалия на Венере наконец получила объяснение в новом исследовании, что дает более глубокое понимание изменчивости погоды на других планетах нашей солнечной системы. Исследователи Токийского университета представили свои выводы в недавней статье, опубликованной в Journal of Geophysical Research, которая посвящена изучению массивного облачного возмущения, наблюдаемого на второй планете от Солнца. Это необычное облачное явление представляет собой фронт волны шириной 6000 километров, который обходит Венеру всего за несколько земных дней, и ученые полагают, что оно может потенциально повлиять на будущие космические миссии.
Японский орбитальный аппарат Akatsuki впервые наблюдал эту огромную атмосферную волну шириной 6000 километров, движущуюся по экватору планеты с огромной скоростью в 2016 году. И вот, спустя десятилетие, команда Токийского университета получила ответы об этой своеобразной особенности. По сравнению с Землей, Венера является медленно движущейся планетой, ее вращение даже медленнее, чем ее 243-дневная орбита. Несмотря на это, облака Венеры движутся с невероятной скоростью, в 60 раз превышающей скорость вращения планеты, в явлении, известном как «суперротация», которое также наблюдается на Марсе, Солнце и в верхних слоях атмосферы Земли, где ветры могут достигать очень высоких скоростей.
«Мы идентифицировали это явление, но годами не могли его понять, — сказал ведущий автор исследования профессор Такеши Имамура из Высшей школы пограничных наук Токийского университета. — Однако благодаря этому исследованию мы теперь можем показать, что это облачное возмущение вызвано самым большим из известных гидравлических скачков в Солнечной системе».
Атмосфера Венеры горячая, плотная и токсичная, она состоит почти из 97% углекислого газа, что приводит к постоянному облачному покрову, из которого идет дождь из серной кислоты. Хотя это создает смертельную среду для людей, на расстоянии это идеальная природная лаборатория для изучения погоды. Эта экстремальная плотность облаков делает трудноразличимые погодные паттерны и процессы более заметными, чем на такой планете, как наша.
Странное образование в атмосфере Венеры стало результатом внезапного замедления потока, известного как гидравлический скачок, который возникает, когда большая атмосферная волна Кельвина, движущаяся на восток через Венеру, становится нестабильной в нижней и средней области облаков. Внезапное замедление волны Кельвина создает восходящий поток, поднимающий пары серной кислоты в верхние слои атмосферы, где они могут конденсироваться в облака.
По мере того как облака тянутся за этим потоком, они формируют тот самый огромный волновой фронт, который был замечен аппаратом Akatsuki. «На Венере существует три различных слоя облаков, и динамика нижних и средних слоев пока не очень хорошо изучена, — пояснил Имамура. — Наше открытие гидравлического скачка на Венере, связывающего очень крупномасштабный горизонтальный процесс с сильной локализованной вертикальной волной, было неожиданным, поскольку в гидродинамике эти явления обычно не связаны».
Японские исследователи использовали гидродинамическую модель для моделирования гидравлического скачка, наблюдаемого на Венере, в сочетании с микрофизической боксовой моделью для отслеживания потока воздуха через атмосферу. В своем анализе ученые Токийского университета определили, как облачное возмущение поддерживает суперротацию венерианской атмосферы.
«До сих пор мы использовали для Венеры модель общей циркуляции, аналогичную земной, но эта модель не включает гидравлический скачок, который мы теперь идентифицировали, — объяснил Имамура. — Нашим следующим шагом будет проверка этого открытия в более всеобъемлющей климатической модели, включающей другие атмосферные процессы. Мы столкнемся с трудностями из-за значительной вычислительной мощности, необходимой для запуска таких симуляций. Даже с современными суперкомпьютерами это непросто».
Это первый гидравлический скачок, наблюдаемый на другой планете, но исследователи говорят, что это может быть предзнаменованием того, что нас ждет, когда ученые смогут более детально изучить другие тела во Вселенной.
«При определенных обстоятельствах атмосфера Марса также может иметь подходящие условия для гидравлического скачка», — упомянул Имамура. По мере того как человечество устремляется в космос с надеждой на высадку пилотируемых миссий на Марс в ближайшие десятилетия, совершенствование моделей внеземных атмосферных условий будет иметь важнейшее значение для безопасности миссий.
Исследование в журнале Journal of Geophysical Research.