|
Огромные атмосферные волны на Венере
|
|
|
|
Загадочное происхождение впечатляющего облачного возмущения на Венере было раскрыто группой исследователей, в которую входят сотрудники Токийского университета. Исследователи использовали численные модели, чтобы показать, что огромный фронт атмосферной волны шириной 6000 километров, который обвивает планету в течение нескольких дней, вызван большим «гидравлическим скачком». Это происходит, когда жидкость резко замедляется, переходя от мелкого и быстрого потока к глубокому и медленному.
|
|
Как ведут себя плотные облака Венеры
|
|
|
|
На Венере внезапное изменение воздушного потока в нижней облачной области сочетается с созданием сильного восходящего потока, выталкивающего пары серной кислоты выше в атмосферу, где они конденсируются в массивную линию облаков. Работа опубликована в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.
|
|
|
|
В будущих планетарных исследованиях можно будет рассмотреть потенциальное влияние этого процесса и то, что он может означать для любых исследовательских миссий.
|
|
|
|
Мрачный, серый день может время от времени портить планы на выходные, но на Венере облачно весь день каждый день с вероятностью ливней с серной кислотой. С другой стороны, постоянная плотная облачность Венеры предоставляет нам прекрасную возможность изучать закономерности и процессы, которые было бы трудно обнаружить на планетах, где облака более редкие или непостоянные, как здесь, на Земле.
|
|
|
|
Ключевой особенностью венерианских облаков является их «супервращение», то есть они движутся примерно в 60 раз быстрее, чем вращается планета. Теперь мы знаем, что супервращение происходит и в других местах, включая Марс, наше Солнце и даже верхние слои атмосферы Земли. В 2016 году снимки, полученные японским орбитальным аппаратом Akatsuki Venus, также показали, что огромная атмосферная волна — иногда шириной 6000 км — многократно огибает экватор планеты.
|
|
|
|
|
|
|
«Мы выявили это явление, но годами не могли его понять», — сказал профессор Такеши Имамура из Высшей школы передовых наук Токийского университета. «Однако благодаря этому исследованию мы теперь можем показать, что это разрушение облаков вызвано самым большим известным гидравлическим скачком в Солнечной системе».
|
|
|
|
Разбираемся в гигантском гидравлическом скачке
|
|
|
|
Мы можем увидеть гидравлический скачок в действии в обычной кухонной раковине. Когда вода из крана попадает в раковину, сначала она кажется быстрой и неглубокой, но внезапно замедляется и становится глубже по мере распространения.
|
|
|
|
Гидравлический скачок на Венере происходит, когда движущаяся на восток атмосферная волна (называемая волной Кельвина) в нижней и средней облачной области внезапно становится нестабильной. Скорость ветра, наблюдаемая с атмосферной волны, резко замедляется, и создается сильный локальный восходящий поток, который поднимает пары серной кислоты выше в атмосферу. Капли конденсируются в облака, которые следуют за ними, вызывая массивный волновой фронт, который можно наблюдать, как он распространяется вокруг планеты.
|
|
|
|
«Венера имеет три различных облачных слоя, и динамика нижнего и среднего слоев изучена не так хорошо», — сказал Имамура. «Наше открытие гидравлического скачка на Венере, связывающего крупномасштабный горизонтальный процесс с сильной локализованной вертикальной волной, является неожиданным, поскольку в гидродинамике эти процессы обычно не связаны между собой».
|
|
|
|
Моделирование Венеры и перспективы
|
|
|
|
Гидравлический скачок был смоделирован с использованием модели гидродинамики (численный анализ, имитирующий течение газа или жидкости), а образование облаков изучалось с помощью микрофизической модели (которая отслеживает поведение образца воздушного потока при его движении через атмосферу). Помимо моделирования того же облачного возмущения, команда также обнаружила, что этот процесс помогает поддерживать супервращение атмосферы Венеры.
|
|
|
|
«До сих пор мы использовали глобальную циркуляционную модель (ГЦМ) для Венеры, похожую на земную, но эта модель не включает гидравлический скачок, который мы теперь идентифицировали», — объяснил Имамура. «Наш следующий шаг — проверить это открытие в рамках более полной климатической модели, которая включает другие атмосферные процессы. Мы столкнемся с некоторыми трудностями из-за огромного объема вычислительной мощности, необходимой для проведения таких симуляций. Даже с современными суперкомпьютерами это непросто».
|
|
|
|
Хотя это первое наблюдение гидравлического скачка такого масштаба на другой планете, физические процессы, лежащие в его основе, могут происходить и на других небесных телах. «При определенных условиях атмосфера Марса также может обладать подходящими условиями для гидравлического скачка», — отметил Имамура. Создание более точных моделей атмосферных условий поможет в успехе будущих миссий на Марс, а также в более широком исследовании космоса.
|
|
|
|
Источник
|
