Венера - ветреная и пыльная планета

Условия на поверхности Венеры на протяжении десятилетий оставались загадкой.

В новой статье Максанса Лефевра из Сорбонны и его коллег используются те немногие данные, которые были собраны о поверхности Венеры, для проверки модели, описывающей условия ветра и пыли на планете. Всё это делается для того, чтобы облегчить работу следующего поколения исследователей Венеры.

В статье основное внимание уделяется двум основным показателям — перепадам температуры и переносу пыли. Важно отметить, что в статье по-разному моделируются разные части планеты. Это первое подобное исследование, но оно абсолютно необходимо для выделения некоторых особенностей, которые являются движущими силами этих двух процессов. Однако ключевая сила, влияющая как на температуру, так и на перенос пыли, на Венере такая же, как и на Земле, — это ветер.

Измерения, проведённые «Венерой», одним из немногих аппаратов, успешно приземлившихся на поверхность Венеры, показали, что скорость ветра в нижних слоях атмосферы составляет всего 1 м/с. По сравнению с 20 м/с на Земле или даже 40 м/с на Марсе это может показаться незначительным. Но атмосфера Венеры плотнее, чем наша или марсианская, поэтому для достижения скорости, эквивалентной скорости на других планетах, потребуется гораздо больше энергии. Тем не менее это по-прежнему оказывает значительное влияние как на температуру поверхности, так и на количество пыли в воздухе.

«День» на Венере длится 117 земных дней, а «ночь» — столько же. Это приводит к значительным изменениям в атмосфере, поскольку планета постепенно нагревается под воздействием солнечного излучения в течение дня и постепенно остывает под воздействием собственного инфракрасного излучения ночью. Но, согласно статье, эти изменения различаются в зависимости от региона планеты, особенно в «высокогорных районах» (то есть в горах) и «низменных районах» (то есть на равнинах), а также в тропиках и на полюсах.

В тропиках наблюдается очень чёткая «суточная смена», то есть ветры дуют по-разному в зависимости от того, день сейчас или ночь в данной части планеты. В полдень ветры дуют вверх по склону (на техническом жаргоне это называется «анабатический ветер») из-за того, что нагретая под ними земля выталкивает воздух вверх. Однако ночью этот процесс меняется на противоположный: инфракрасное излучение охлаждает поверхности, из-за чего воздух становится холоднее, что приводит к нисходящим ветрам, известным как «катабатические».

Эти процессы напрямую влияют на температуру поверхности, поскольку катабатические ветры заставляют воздух, движущийся вниз по склону, сжиматься, тем самым нагревая его и противодействуя инфракрасному охлаждению поверхности в процессе, называемом адиабатическим нагревом. По сути, ветры в горах поддерживают стабильную температуру с колебаниями менее чем на 1 градус Кельвина между ночью и днём. Сравните это с колебаниями примерно на 4 градуса Кельвина в «низинах», где нет такого охлаждающего эффекта.

Ближе к полюсам эта динамика меняется: ветры постоянно дуют в направлении от экватора к полюсам, что снова компенсирует постоянное инфракрасное охлаждение планеты на этих широтах. Учитывая, что будущие миссии, такие как Envision и Veritas, будут направлены на полюса, полезно иметь представление об этих процессах до их начала.

Другой зонд, DaVINCI, должен впервые за несколько десятилетий приземлиться на поверхности Венеры. Запланированное приземление произойдёт в регионе под названием Альфа-Регио, на высокогорном плато вблизи экватора, где колебания температуры будут более умеренными, чем в некоторых близлежащих низменных районах. Но не будет ли зонд DaVINCI засыпан летающей вокруг пылью? Вполне возможно — по расчётам исследователей, на 45 % территории Альфа-Регио дуют ветры такой силы, что они могут поднимать «мелкий песок» с размером частиц 75 мкм. Таким образом, запланированная зона посадки DaVINCI окажется прямо на пути продолжающегося шторма из мелких частиц, который может немного меняться в зависимости от времени суток.

Вся эта работа была основана на новом «региональном» моделировании планеты, которое позволило разделить отдельные области на поддающиеся расчёту погодные модели, вместо того чтобы пытаться смоделировать всю поверхность как единый блок. Но это не значит, что эту работу нельзя улучшить: авторы упоминают о добавлении различных тепловых характеристик к разным участкам поверхности в зависимости от их альбедо и тепловой инерции, а также об учёте коэффициента теплового поглощения CO2, преобладающего в атмосфере Венеры, при разных температурах.

Но у авторов статьи и других исследователей, изучающих атмосферу Венеры, ещё есть время до того, как новая партия зондов прибудет на планету. По крайней мере, когда это произойдёт, они будут лучше понимать, что может быть причиной некоторых обнаруженных ими особенностей.

Источник: Universe Today

На изображении:

Улетая от Венеры, космический аппарат НАСА «Маринер-10» запечатлел этот, казалось бы, мирный вид планеты размером с Землю, окутанной плотным глобальным облачным слоем. Но, несмотря на безмятежный вид, окутанный облаками шар Венеры — это мир сильной жары, сокрушительного атмосферного давления и облаков из едкой кислоты. На этом изображении исходные данные обновлены с помощью современного программного обеспечения для обработки изображений.