Утренний терминатор на Венере отличается от вечернего

Астрономы изучили особенности динамики ночной атмосферы Венеры на высотах 90-110 километров над ее поверхностью. Они нашли различия в динамике потоков на границах между освещенной и темной сторонами планеты — терминаторами. Также впервые ученые смогли обнаружить, что рельеф подстилающей поверхности влияет на динамические процессы на границе верхней мезосферы планеты. Статья с результатами работы сотрудников Института космических исследований РАН совместно с итальянскими коллегами опубликована в журнале Geophysical Research Letters.

Динамика массивной и плотной атмосферы Венеры — уникальное явление в Солнечной системе. Хотя она проще земной, но в целом совсем не тривиальна, и попытки смоделировать эту динамику целиком пока не увенчались успехом. Сейчас известно, что практически вся газовая оболочка планеты, от поверхности до 85-90 км, стремительно вращается вдоль параллелей с востока на запад. На верхней границе облаков воздушные потоки движутся со скоростью около 100 м/с (360 км/ч) и более чем в 50 раз обгоняют вращение твердого тела планеты. Это так называемый режим суперротации, который захватывает облачные слои в нижней тропосфере и следующей за ней мезосфере.

Начиная с высоты примерно 110 км (мезопауза) атмосферные потоки начинают двигаться иначе: от подсолнечной точки на освещенной стороне к антисолнечной на ночной стороне. Между ними, на высотах 90–110 км, располагается переходный слой, динамике которого, как предполагается, присущи черты обоих режимов.

Чтобы узнать, что происходит в этой области, исследователи обратили внимание на специфическое свечение на длине волны 1,27 микрона в инфракрасном диапазоне, которое атомарный кислород испускает на ночной стороне планеты. Его появление здесь связано именно с атмосферными течениями. На дневной стороне Венеры под действием солнечного излучения появляются атомы кислорода, которые на большой высоте дрейфуют на ночную сторону. Там, в нисходящем атмосферном потоке, они опускаются ниже и рекомбинируют в молекулы кислорода — этот процесс и сопровождается излучением в инфракрасном диапазоне.

Это свечение наблюдал картирующий спектрометр VIRTIS-М на борту космического аппарата Европейского космического агентства «Венера-Экспресс», вышедшего на орбиту планеты в 2006 году. Среднюю высоту, на которой рождалось излучение, оценили примерно в 97 км над поверхностью. Кроме этого, уже тогда заметили, что свечение распределяется по ночной стороне Венеры неравномерно, а, значит, интересно изучить закономерности этого распределения и скорости перемещения отдельных деталей «узора».

Это и было сделано в новой работе. Ученые из Института космических исследований РАН и итальянского Национального института астрофизики и планетологии (INAF-IAPS) проследили за движением отдельных ярких деталей на изображениях венерианского диска и таким образом получили представление о направлении и скорости ветра на высотах примерно 97 км. Из-за особенностей орбиты «Венеры-Экспресс» особенно детально было изучено южное полушарие и экваториальная часть северного приблизительно до 20 параллели.

Картина, которая открылась на полученных картах, оказалась весьма сложной и несимметричной относительно полуночи. Это означает, что циркуляция со стороны утреннего терминатора (границы раздела темного и освещенного полушария) отличается от вечернего. По данным VIRTIS-М, на «утренней» стороне атмосферные массы на этой высоте движутся преимущественно по направлению к полюсу и к полуночной точке (на восток). На «вечерней» стороне — также к полуночной точке (на запад), но к экватору. Эти потоки встречаются, но не у линии полуночи, а немного ранее, приблизительно на линии 22 часов, где и расходятся к полюсу и к экватору.

Но еще более интересный и важный результат работы — обнаружены свидетельства того, что на циркуляцию атмосферы на такой высоте (почти 100 км) влияет рельеф подстилающей поверхности. На отдельных изображениях видно, что потоки как бы «обтекают» невидимые препятствия, которые располагаются над топографическими возвышенностями поверхности планеты.

И хотя данных «Венеры-Экспресс» недостаточно, чтобы уверенно говорить о связи между рельефом и атмосферными течениями на высоте около 100 км, исследователи попытались детально изучить движения некоторых ярких областей, предположив, что они связаны с высокогорьями, в частности, с областью Фебы. Если это предположение верно, то можно говорить, что яркие области служат своего рода «указателями» возвышенностей, с учетом возможных смещений. Механизмом, который лежит в основе этой корреляции, могут служить стационарные внутренние гравитационные волны, которые возникают при обтекании ветром гор и других возвышенностей.

Авторы делают вывод, что течения в переходном слое атмосферы организованы более сложно, чем предполагалось ранее. Как подчеркивает Дмитрий Горинов из ИКИ РАН, динамика потоков на этой высоте оказалась не связанной, по крайней мере, напрямую, ни с суперротацией, ответственной за циркуляцию нижележащих слоев, ни с динамикой более высоких слоев атмосферы. Дальнейшее наблюдение за областями свечения кислорода может прояснить ее особенности, а моделирование — понять механизмы и интерпретировать результаты наблюдений.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.