Атмосферные приливные волны поддерживают вращение Венеры

Международная исследовательская группа во главе с Такеши Хориноути из Университета Хоккайдо обнаружила, что это «супер-вращение» поддерживается вблизи экватора атмосферными приливными волнами, образовавшимися от солнечного нагрева на дневной стороне планеты и охлаждения на ночной. Но ближе к полюсам атмосферная турбулентность и другие виды волн получают более выраженный эффект. Исследование было опубликовано в журнале Science 23 апреля.

Венера вращается очень медленно, и ее вращение вокруг оси занимает 243 земных дня. Несмотря на это очень медленное вращение, атмосфера Венеры вращается в 60 раз быстрее. Это супер-вращение увеличивается с набором высоты и циркулирует по всей планете к вершине облачного покрова. Быстро движущаяся атмосфера переносит тепло от дневной части планеты к ночной, уменьшая разницу температур между двумя полушариями.

«С тех пор, как супер-вращение было открыто в 1960-х годах, механизм его формирования и обслуживания был давней загадкой», - говорит Хориноути.

Хориноути и его коллеги из Института космических и астронавтических наук (ISAS, JAXA) и других институтов разработали новый, очень точный метод для отслеживания облаков и определения скорости ветра по изображениям, полученным с помощью ультрафиолетовых и инфракрасных камер на космическом корабле Akatsuki (Акацуки), который начал свою работу на орбите Венеры в декабре 2015 года. Это позволило им оценить вклад атмосферных волн и турбулентности в супер-вращение.

Группа впервые заметила, что различия в температуре атмосферы между низкими и высокими широтами настолько малы, что их невозможно объяснить без циркуляции по широтам. «Поскольку такая циркуляция должна изменить распределение ветра и ослабить пик супер-вращения, это также означает, что существует другой механизм, который усиливает и поддерживает наблюдаемое распределение ветра», - пояснил Хориноути.

Дальнейший анализ показал, что в поддержке участвует тепловой поток (атмосферная волна, появляющаяся из-за контраста солнечного нагрева между дневной и ночной сторонами), который обеспечивает ускорение в низких широтах. Более ранние исследования предположили, что атмосферная турбулентность и волны, отличные от теплового потока, могут обеспечить это ускорение. Тем не менее, текущее исследование показало, что они работают наоборот: слегка замедляют супер-вращение на низких широтах, даже если играют важную роль на средних и высоких широтах.

Это открытие раскрыло факторы, которые поддерживают супер-вращение, и в то же время предложило двойную систему циркуляции, которая эффективно переносит тепло по всей планете: меридиональную циркуляцию, которая медленно переносит тепло к полюсам, и супер-вращение, которое быстро переносит тепло к ночной стороне планеты.

«Наше исследование могло бы помочь лучше понять атмосферные системы на экзопланетах, одна сторона которых всегда обращена к звезде. Венера подходит для примера из-за очень длинного светового дня», - добавил Хориноути.