Космический свист раскручивает атмосферу Венеры

Почти одновременно с раскрытием секрета полярной шапки на Марсе ученые открыли завесу тайны над другим до того необъяснимым процессом в Солнечной системе. Астрономы поняли, почему так быстро вращается атмосфера Венеры.

Суперротация

Сутки на Венере продолжительные: планета делает один оборот вокруг своей оси за 243 дня. При этом атмосфера, состоящая в основном из углекислого газа и азота, буквально носится вокруг планеты: облака облетают Венеру всего за четверо земных суток. И вращается атмосфера в том же направлении, что и сама планета (что совершенно не приблизило исследователей к разгадке).

Об этом явлении на Венере, названном атмосферной суперротацией, ученым стало известно еще в 1960−х годах. Что вызывает такое быстрое вращение и что подпитывает его энергией, оставалось неясным. Суперротацию пытались объяснить действием приливных сил, но эти теории не нашли математического подтверждения.

Как рассказала Infox.ru заведующая лабораторией планетной спектроскопии ИКИ РАН Людмила Засова, на высоте примерно 60 км в атмосфере Венеры существует верхний облачный слой. «Он замечателен тем, что поглощает 50% солнечной энергии, падающей на Венеру», — пояснила она. По ее словам, одна из современных гипотез заключается в том, что поглощение солнечной энергии в этом слое и движет атмосферу.

Терминатор раскрутил планету

Геофизики из Национального автономного университета Мексики, похоже, нашли другую причину буйства венерианской атмосферы. 30 лет назад американская автоматическая станция «Пионер-Венера-1» обнаружила в верхних слоях венерианской ионосферы (до 250 км) очень быстрые потоки ионов, летающих со скоростью 2−4 км/с. Потоки летят от дневной стороны Венеры к ночной, минуя терминатор — линию, отделяющую освещенную сторону планеты от темной. Это течение так и назвали: поток через терминатор.

В 1986 году мексиканский геофизик Эктор Перес де Техада показал, что угловой момент этого потока равен угловому моменту, который солнечный ветер теряет в окрестностях Венеры. Так было высказано предположение, что поток через терминатор возникает из-за вязкого трения солнечного ветра об ионосферу планеты. Как бы то ни было, экспериментально установлено, что скорость потока в терминаторе на закате на 2 км/с больше, чем на рассвете. Оба сверхзвуковых потока, огибающие планету через закат и рассвет, встречаются на ночной стороне, при этом рождая сильную турбулентность и ударные волны. Благодаря тому что на темной стороне планеты сталкиваются потоки с разными скоростями, ударных волн, распространяющихся в направлении вращения планеты, возникает больше. Распространяясь в глубь атмосферы, волна рассеивает свою энергию в виде тепла и передает атмосфере вполне определенный угловой момент.

На основе наблюдений ученые установили, что мощность, теряемая потоком ионов, равна 8,48*10¹⁰ Вт. Тепловая мощность, рассеиваемая из-за движения всей атмосферы, на порядок меньше — 1,4*10⁹ Вт. Поэтому энергия высокоатмосферных ионов вполне может поддерживать бешеное вращение атмосферы, заключили исследователи. Они подсчитали, что передача энергии от столкновения двух ионных потоков в атмосферу сопровождается мощнейшими звуковыми волнами громкостью 84 дБ. «84 дБ — громкость звука, который производит симфонический оркестр, играя фортиссимо», — пояснили авторы исследования. Зная энергию, запасенную в текущем вращении венерианской атмосферы, ученые подсчитали, что описанный механизм способен раскрутить ее с нулевой до современной скорости за 1,4 млн лет.

В Солнечной системе есть еще один космический объект с эффектом суперротации. Это спутник Сатурна Титан. Теперь ученые надеются найти общие черты в обоих процессах.