Грохот энергии: Звук и ветер на Венере
Глядя на безмятежно сияющую в небе звездочку Венеры, невозможно представить, насколько страшна и негостеприимна эта красавица на самом деле. Здесь чрезвычайно жарко, атмосфера плотна и едка, и почти полностью состоит из углекислого газа с облачными капельками серной кислоты — заглянуть за этот покров чрезвычайно трудно.
А если мы все-таки заглянем, то обнаружим, что вращается Венера чрезвычайно медленно. Один оборот планета делает за 243 земных дня — но ее густая атмосфера вращается куда быстрее, совершая полный круг за 4 наших дня. Атмосфера бешено несется над поверхностью — что получается? Правильно, непрерывный ураган. Скорость его достигает 720 км/ч.
Явление это, известное под названием суперротации, пока объяснить не удается. Считается, что его может вызывать как раз медленное вращение планеты: дневная сторона успевает сильно разогреться, до примерно 300 К, а ночная, напротив, остыть до 100 К.
Движение в одном направлении с планетой должно быть более выгодно с энергетической точки зрения, поскольку между атмосферой и поверхностью существует определенное трение. В результате конвекционный поток закручивается вокруг планеты, а над полюсами формируются исполинские воронки.
С другой стороны, с этой гипотезой имеются и определенные трудности. Например, почему ветры не тормозятся трением о поверхность планеты? (Читайте подробности в заметке «Откуда дует ветер».) И почему они, если уж обусловлены постоянно действующим фактором, непостоянны? («Природа ветра»).
Проблемы у гипотезы возникают и из-за свойств самой атмосферы Венеры. Будучи достаточно плотной, она способна эффективно поглощать и рассеивать кинетическую энергию — примерно как вязкость меда делает его текучим очень медленно. Все это наводит на мысль о том, что какой-то внешний фактор должен непрерывно «накачивать» атмосферу энергией.
Свою версию выдвинули недавно мексиканские исследователи во главе с Гектором Хавье Дюран-Мантеролой (Héctor Javier Durand-Manterola). Для начала они обратили внимание на то, что помимо атмосферных ветров, связанных с суперротацией, на Венере имеются и другие, куда более быстрые и высокие.
Это — ветры в ионосфере планеты, на высоте 150−180 км над ее поверхностью. Ветры эти, как считается, вызваны ионизацией частиц, происходящей на этой высоте под действием солнечного ветра, и они могут достигать настоящей сверхзвуковой скорости в несколько километров в секунду.
По мнению Дюран-Мантеролы и его команды, когда этот быстрый ветер взаимодействует с атмосферой под ним, образуются турбулентные вихри, которые, рассеиваясь, создают мощные звуковые волны. Эти-то волны, грохоча, и «накачивают» атмосферу дополнительной энергией. Ученые провели расчеты и показали, что таким путем в атмосферу Венеры может «накачиваться» энергии куда больше, чем может рассеиваться за счет ее вязкости.
Как считают мексиканские исследователи, громкость этих звуковых волн достигает 84 дБ — величина, которую вполне можно зафиксировать. Возможно, это сделает японский зонд Akatsuki, запущенный на днях.
По сообщению physics arXiv blog