Быть синоптиком на Венере легко и скучно. Местный климат, как известно, обладает завидным постоянством: поверхность планеты разогрета до более чем 450 °C под удушающим одеялом облаков из серной кислоты. Атмосферное давление более чем в 90 раз превышает земное.
«Любое изменение погоды на Венере примечательно, потому что у планеты очень много возможностей для сохранения одних и тех же атмосферных условий, — говорит Тим Ливенгуд, научный сотрудник Национального центра изучения Земли и космоса и Университета штата Мэриленд (США). — Земные времена года обусловлены тем, что ось вращения нашей планеты расположена под углом около 23°, в результате чего в течение года меняются интенсивность солнечного света и продолжительность дня в каждом полушарии. А Венера была наклонена очень сильно, практически перевёрнута с ног на голову, так что наклонение относительно солнечного экватора составляет всего 3°, поэтому сезонный эффект незначителен. Кроме того, её орбита больше напоминает окружность, чем земная, в результате чего она не становится значительно горячее или холоднее, приближаясь или удаляясь от Солнца. Остыть за ночь (Венера вращается настолько медленно, что ночь длится почти два земных месяца) планета тоже не успевает — плотная атмосфера и облака из серной кислоты действуют как одеяло, в то время как ветры приносят тепло из обращённой к Солнцу части. Наконец почти вся вода Венеры убежала в космос, поэтому там нет ни бурь, ни осадков, как на Земле, где вода испаряется и конденсируется в виде облаков».
Тем не менее новый анализ старых данных НАСА и зарубежных учёных показал, что чем выше, тем интереснее становится погода. Исследователи обнаружили странные вещи в результатах телескопических наблюдений Венеры в инфракрасном свете примерно в 110 км над поверхностью планеты — в области холодного и чистого воздуха над кислотными облаками, где выделяются мезосфера и термосфера.
«Обычно воздух над полярными регионами в этих слоях атмосферы холоднее, чем воздух над экватором, но время от времени он оказывается теплее, — рассказывает Теодор Костюк из Центра космических полётов НАСА им. Годдарда. — В атмосфере Земли известен эффект под названием ячейка Хэдли: тёплый воздух поднимается над экватором и течёт по направлению к полюсам, где он охлаждается и тонет. Так как плотность атмосферы возрастает ближе к поверхности, опускающийся воздух сжимается и нагревает верхние слои атмосферы над полюсами Земли. На Венере мы увидели противоположную картину. Кроме того, хотя температура поверхности оставалась практически постоянной, в мезосфере и термосфере нижних широт мы наблюдали существенные изменения — около 30 K в течение нескольких земных дней. При этом полюса оставались более стабильными — разница температур составляла 15 K, что довольно много для Венеры».
«Это результат конкуренции зональных ветров с востока на запад и изменения розы ветров из-за солнечного нагрева», — резюмирует ведущий автор исследования Гвидо Зоннабенд из Кёльнского университета (ФРГ).
Турбулентность, возникающая из-за глобальных потоков воздуха на разных высотах, текущих со скоростью свыше 300 км/ч, приводит к обмену горячим и холодным воздухом, что отражается на верхних слоях атмосферы. Кроме того, гигантские вихри вокруг полюсов тоже могут генерировать турбулентность и менять давление, в результате чего меняется и температура.
Поскольку наблюдаемые слои атмосферы расположены выше облачного покрова, на них могут влиять изменения в интенсивности солнечного света в течение суток и с широтой. Эти слои достаточно высоки, чтобы на них могла оказать влияние и солнечная активность — например, корональные выбросы массы.
Периоды изменений охватывают от нескольких дней и недель до десятков лет. Температура, измеренная в 1990–1991 гг., выше, чем в 2009 году. В 2007 году инструмент HIPWAC показал более высокую температуру в районе экватора, чем в 2009 году.
Исследователи измерили температуру и скорость ветра в верхних слоях атмосферы Венеры, наблюдая инфракрасное излучение, испускаемое молекулами углекислого газа, освещёнными Солнцем. Ширина спектральной линии позволяла судить о температуре, в то время как изменения частоты давали скорость ветра.
Изображения южного полярного вихря Венеры в инфракрасном свете (3,8 мкм), полученные аппаратом Venus Express. Облака находятся на высоте около 65 км над уровнем моря. Тёмные области соответствуют более высокой температуре и, следовательно, более низкой высоте. Самая глубокая и горячая зона — центр вихря, он имеет температуру около 250 K. (Фото ESA / VIRTIS / INAF-IASF / Obs. de Paris-LESIA.)
Результаты исследования опубликованы в журнале Icarus.
Подготовлено по материалам НАСА.
