2013 ![]() 4 ![]() июля |
Поскольку Венера находится ближе всех планет к Земле, за ней очень удобно наблюдать. Однако при всем этом, «утренняя звезда» таит очень много загадок. |
Нет, жизни на ней точно нет. Особенно интересует ученых быстро вращающаяся атмосфера Венеры. Это одна из нерешенных загадок Солнечной системы, которая поднимает такие сильные ветры в атмосфере Венеры, что один ветер может облететь планету за четыре дня. Последние данные спутника Venus Express показали, что ветры становятся все быстрее.
Будучи по размерам близкой к Земле, Венера покрыта очень плотной ядовитой атмосферой, богатой углекислым газом. Поверхность планеты полностью укрыта покрывалом из мягких желтоватых облаков. Только ультрафиолетовые волны (и в меньшей степени волны инфракрасного диапазона) проникают сквозь облака, да и то теряются в них из-за неизвестного поглотителя ультрафиолета в толчее облаков. Отслеживая движения этих облаков, наблюдатели смогли измерить суперураганные ветры, которые кружат над поверхностью планеты, примерно на 70-километровой высоте над знойными вулканическими равнинами.
Несмотря на десятки лет наблюдений с Земли и бортов космических аппаратов, ряд тайн остается нераскрытым. Что вызывает невероятное вращение атмосферы Венеры? Ветры движутся в 50 раз быстрее, чем вращается сама планета. Как изменяются ветры в зависимости от широты и долготы? Как они меняются со временем?
Ответы на некоторые из этих вопросов в настоящее время пытаются получить с помощью инструментария на борту Venus Express, например, Venus Monitoring Camera (VMC), которая наблюдает за атмосферой десять венерианских лет, эквивалентных шести земным. VMC делает мгновенные снимки Венеры в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном диапазонах. Одновременная визуализация этих двух диапазонов позволяет выявить особенности облаков, и таким образом получить данные о ветрах на двух разных уровнях — в 70 и 60 километрах над поверхностью.
Venus Express кружит на орбите 24 часа, подходит примерно на расстояние в 250 км до северного полюса, а потом движется 66 000 км к южному полюсу. Такая эллиптическая траектория обеспечивает хорошие условия мониторинга всего южного полушария, позволяет делать снимки в высоком разрешении. Эти факторы, вкупе с фотографиями VMC, позволили впервые составить подробную карту ветров, с температурой и направлениями, за пять лет.
Последние анализы движения облаков Венеры и скорости ветров, основанные на данных VMC, сделаны двумя независимыми группами — одной из России (под руководством Хатунцева) и японской командой (Коуяма). Кропотливо измеряя передвижение облаков по изображениям VMC, две группы выявили новые закономерности во вращении планеты.
«Мы проанализировали изображения, полученные в процессе 127 орбитальных полетов, методом ручного наблюдения и отслеживания, а также 600 орбит методом цифровой корреляции», — сообщил Игорь Хатунцев из Института космических исследований в Москве в статье в журнале «Икарус». — «Более 45 000 функций было отслежено путем человеческого визуального сравнения и более 350 000 функций были наблюдаемы автоматически при помощи компьютерной программы».
Ручной метод измерения скорости ветра заключается в отслеживании движений высококонтрастных облаков по нескольким снимкам, сделанным в разное время. Такой подход позволил составить более качественные шаблоны движения облаков и более точные, нежели те, которые получены цифровым методом в средних и высоких широтах, где облака, как правило, выстраиваются в ряды или там, где низкий контраст. Единственный минус такого метода — он занимает много времени.
С другой стороны, техника цифрового отслеживания способна упорядочивать обработку изображений и выдает в 10 раз больше векторов ветра. Оба метода хороши при изучении низких широт (ниже 40 градусов), но цифровому отдается предпочтение при изучении потоков со средней скоростью.
Японско-шведская команда полагалась исключительно на свой автоматизированный метод отслеживания, выводя данные из нескольких снимков, сделанных с разницей в час, на широтах между 55 и 70. Специально разработанная математическая формула должна была уменьшить количество ошибок в анализах изображений. Анализ этой команды был опубликован в журнале Geophysical Research.
Подробный анализ позволил установить среднюю атмосферную циркуляцию, долгосрочные и суточные тенденции, вариации от орбиты к орбите и периодичность.
В низких широтах средней зоны (восток-запад) ветер движется со скоростью примерно 94 м/с (338 км/ч) в ретроградном направлении. (Поверхность Венеры и атмосферы движутся в ретроградном направлении, т.е. по часовой стрелке от северного полюса, в противоположном направлении движения других планет). Скорость зонального ветра достигает пика на 40-50 градусах ю.ш. и достигает 102 м/с в потоках средних широт. От 50 градусов по направлению к полюсу зональный ветер резко теряет скорость. Это означает, что ветры верхней границы облачности обходят планету по экватору за пять дней, и только за три — в средних широтах.
Средний меридиональный ветер (от экватора к полюсу) медленно нарастает с нуля на экваторе до 10 м/с на 50 градусах ю.ш. На более высоких широтах меридиональный ветер постепенно замедляется, достигая нулевой скорости при приближении к быстро движущемуся оку глобального вихря, расположенного на полюсе.
Пожалуй, самое крупное открытие — это постоянное увеличение верхней планки скорости ветра средней границы облачности с 300 км/ч до почти 400 км/ч в период с 2006 по 2013 год.
«Это огромное увеличение и без того высокой скорости вращения атмосферы», — прокомментировал Игорь Хатунцев. — «Такого большого разброса никогда ранее не наблюдалось на Венере, и мы не понимаем, почему он случился».
Обе работы также показали, что скорость ветра демонстрирует кратковременные и долговременные колебания. Сюда входят регулярные изменения, связанные с местным временем дня и высотой солнца над горизонтом.
Другие изменения скорости ветра еще труднее объяснить. По некоторым наблюдениям, зональный ветер медленно тормозит с 100-110 м/с на экваторе до менее чем 50 м/с в полярном регионе, в то время как по другим наблюдениям скорость ветра была постоянной на 40 градусе ю.ш. с небольшим ускорением на 50 градусе.
«Мы выявили пик, происходящий каждые 238 дней, но это может быть и ошибка», — говорит Хатунцев. — «Его можно связать с периодами, когда VMC могла проводить наблюдения на дневной стороне планеты».
«Наш анализ ежедневной скорости передвижения облаков, сделанный на основе снимков с VMC, показал, что средняя зональная скорость постоянно варьируется в пределах 20 м/с каждые 255 дней», — сообщил Тору Коуяма из Научно-исследовательского института в Ибараки в Японии.
«Эти документы увеличили число вопросов, на которые нам нужно ответить и которые связаны с атмосферным супервращением Венеры. Это одна из самых больших необъяснимых тайн Солнечной системы», — сказал Хакан Сведхем, ученый проекта Venus Express. — «Дальнейшие исследования пространственной структуры ветра необходимы для того, чтобы объяснить, что движет схемой атмосферной циркуляции. А тем временем Venus Express продолжает удивлять нас своими наблюдениями за этой динамичной и изменчивой планетой».
Первая европейская миссия на Венеру началась с запуска Venus Express с космодрома Байконур 9 ноября 2005 года на пусковой установке «Союз-Фрегат». На орбиту Венеры аппарат вышел 11 апреля 2006 года. Полезный груз спутника включает различные спектрометры, спектрофотоаппараты и фотоаппараты, делающие снимки в диапазонах от ультрафиолетового до теплового инфракрасного спектра; также на борту есть анализатор плазмы и магнитометр.
Илья Хель
Источник: http://hi-news.ru/research-development/gulyayushhie-vetry-venery-odna-iz-samyx-bolshix-zagadok-solnechnoj-sistemy.html
|