Гравитационные волны раскрутили Венеру

Скорость вращения Венеры вокруг своей оси меняется, когда ее плотная атмосфера взаимодействует с горными цепями на поверхности, сообщается в журнале Nature Geoscience. В результате за один венерианский день его продолжительность дня может увеличиться на две минуты. 

Венера вращается вокруг своей оси крайне медленно: один день на планете длится примерно столько же, сколько и год — около 243 земных суток. Однако ее атмосфера движется намного быстрее поверхности — плотному слою облаков достаточно всего 4 дня для того, чтобы совершить полный оборот вокруг планеты. Причины этого феномена, получившего название «суперротация», до сих пор не объяснены. Неизвестно и другое: несмотря на то, что скорость ветра в верхних слоях атмосферы доходит до 350 километров в час, в атмосфере планеты неоднократно наблюдались устойчивые структуры. Самая известная из них это так называемая «улыбка Венеры» — образование в форме дуги, которое регистрировалось зондом «Акацуки» в течение четырех дней. По мнению ученых, оно могло появиться благодаря атмосферным гравитационным волнам (не надо путать с колебаниями пространства-времени, зарегистрированными LIGO), которые можно наблюдать при обтекании ветровыми потоками горных массивов. Теперь астрономы утверждают, что взаимодействие гор и атмосферы на Венере также может увеличивать продолжительность дня.

Ученые под руководством Томаса Наварро (Thomas Navarro) из Университета Калифорнии провели компьютерную симуляцию общей атмосферной циркуляции Венеры, чтобы определить, как рождаются в ее газовой оболочке необычные структуры. В своей модели исследователи учли все известные физические феномены, которые наблюдаются в атмосфере планеты, включая конвекцию и радиационный перенос.

Симуляция показала, что гравитационные волны, как правило, появляются в районе полудня и быстро исчезают с закатом. Единственным исключением стала область Бета, вулканическая возвышенность размером около 2500 километров — там волны возникали рано утром, что согласуется с результатами наблюдений. Когда встает Солнце, температура планеты возрастает на два кельвина, что снижает стабильность атмосферы. В результате поток у подножия гор может подняться достаточно высоко, чтобы перебраться через горный хребет. Из-за того, что на элементарный объем воздуха, сдвинувшийся вверх, действует возвращающая сила (в данном случае сила тяжести) в газовой оболочке планеты формируются гравитационные волны. Ближе к вечеру стабильность атмосферы возрастает, и когда Солнце заходит, «воздушный» поток у подножия гор оказывается заблокирован и гравитационные волны исчезают.

Гравитационные волны также оказались способны раскручивать планету благодаря колебаниям атмосферного давления, которые они создают. В результате их воздействия продолжительность венерианского дня может увеличиться на 2 минуты за 243 земных дня. Это объясняет, почему зонды «Магеллан» и «Венера-экспресс», отправленные с разницей в 16 лет, показали разные данные — отличие между результатами, полученными в ходе двух миссий, составило 7 минут.

В будущем астрономы надеются сделать свою модель более точной и учесть также влияние Солнца на скорость вращения планеты. Кроме того, они надеются лучше понять процессы, происходящие в атмосфере планеты.