Венера даде газ

Сондата „Венера Експрес” поднесе нови загадки на астрономите. Защо атмосферата на втората по отдалеченост от Слънцето планета не просто се върти с бясна скорост, но и се ускорява буквално пред очите на учените?

Многогодишните наблюдения на Венера, провеждани от апарата, вместо да открият тайните на нагорещената съседка на Земята, докарали още главоболия на планетолозите.

Една от главните загадки на Венера от времето на полета към нея на съветските и американските изследователски сонди (първият апарат към нея бил изпратен още преди полета на Юрий Гагарин) си остава динамиката на нейната плътна атмосфера – т.нар. феномен суперротация.

Благодарение на няколко успешни космически мисии астрономите са изяснили, че атмосферата на планетата, състояща се основно от въглероден диоксид, се върти с бясна скорост, извършвайки пълен оборот около нея 50 пъти по-бързо, отколкото се върти самата Венера.

Освен това Венера заедно със своята атмосфера се отличава и с т.нар. ретроградно движение – въртене около своята ос в посока, противоположна на тази на другите планети.

Учените се надявали изпратеният апарат „Венера Експрес” да хвърли светлина върху причините за тези и редица други особености на Венера. От 2006 г. сондата се върти около планетата по елиптична орбита. За да се разберат причините за толкова бързи ветрове и да се намери зависимостта на тяхната скорост от височината и ширината, космическата сонда прави постоянни снимки на атмосферата във видимия, инфрачервения и ултравиолетовия диапазон.

При движението си по орбита апаратът се снижава до височина около 250 километра над Северния полюс и се отдалечава на 66 000 км от Южния. Такава високоелиптична орбита позволява да се получи обща картина на атмосферата в Южното и да се следи движението на отделни облаци в Северното полукълбо. Тъй като снимките с камерата Venus Monitoring Camera (VMC) имат по-голяма резолюция и на тях се виждат структурите на облачната покривка, учените решили да следят движението на отделни облаци, за да оценят скоростта на ветровете на различни ширини.

За това е необходимо само да се сравни положението на отделните особености на облачната покривка на съседните снимки.

Огромният обем данни за 2006–2012 г. (10 венериански години) е изучен от изследователи под ръководството на старши научния сътрудник на Института по космически изследвания на РАН Игор Хатунцев.

В продължение на няколко години учените са обработили 45 000 снимки собственоръчно, а над 350 000 фотографии били подложени на компютърна обработка. Според учените ръчният метод е доста трудоемък, макар че той позволява да се оцени скоростта на облаците на средните и високите ширини, където контрастността е по-ниска. Апаратният метод позволява да се автоматизира процесът и 10 пъти да се ускори определянето на вектора на ветровете в различни точки на планетата.

„Използвахме и двата подхода. Автоматизацията на процеса се наложи, след като стана ясно, че ръчно такъв огромен масив данни не може да се обработи. Визуалните оценки на скоростта са първични в случая с Венера поради сложната морфология на облачната покривка. Поради проблеми, свързани с остаряването на приемника и нивото на шумовете, сме принудени периодично да повтаряме калибрирането, разказва за Газета.ру Игор Хатунцев. – Визуалният метод е добър със своята простота и ефективност в разпознаването на детайлите на облачната покривка. Но този метод е доста трудоемък и не е лишен от субективност. Тези недостатъци липсват при автоматичния процес, но е необходимо да се отчитат проблемите, за които споменах. Освен това на ширина над 35 градуса поради сложната морфология на облачността автоматичният метод позволява да се получат груби оценки на скоростта.”

Най-неочаквано откритие станало това, че от момента на започването на наблюденията скоростта на въртене на облаците забележително се увеличила.

Ако през 2006 г. скоростта на зоналните ветрове (духащи от изток на запад) на ниски ширини е била 85 м/сек, то шест години по-късно тя се е увеличила почти с една трета – до 119 м/сек.

„Засега няма достатъчно информация за състоянието на атмосферата от дневната страна на Венера, за да направим еднозначен извод за природата на дългосрочния тренд. Той може да е обусловен както от проявата на слънчева активност, така и от вътрешни процеси на повърхността и в атмосферата на Венера. Това е огромно увеличение на скоростта на фона на и без това бясно въртящата се атмосфера. Такива забележими изменения никога преди не са наблюдавани на Венера и ние досега не разбираме защо се случват”, разказва авторът на откритието, публикувано в сп. Icarus.

© Khatuntsev et al

До същите резултати е стигнала и група японски учени, която в анализите на снимките се опирала само на компютърна обработка. „Нашият анализ на движението на облаците в ниските ширини на Южното полукълбо показа, че скоростта на ветровете се е увеличила със 70 км/ч за 255 дни – малко повече от венерианска година”, пояснява японският изследовател Тору Коуяма от Изследователския институт по информационни технологии в Ибираки.

Учените са изяснили, че скоростта на зоналните ветрове расте с повишаването на ширината и достига максимум 102 м/сек (367 км/ч) на 40-50-и паралел, а с по-нататъшното нарастване на ширината спада.

Това свидетелства, че в екваториалните ширини атмосферата прави пълен оборот около планетата за пет дни, а в средните – само за три.

Руските и японските учени, които правели паралелна обработка, забелязали и други интересни особености. Оказало се, че скоростта на ветровете има периодични колебания, свързани с определени часове от венерианското денонощие и височината на слънцето над хоризонта. А между екватора и 35-ия паралел в скоростта на зоналните ветрове е откроен период от 4,8 дни, равни на периода на суперротация на атмосферата над екватора. Според учените тази периодичност може да е свързана със съществуването на особени вълни в горните слоеве на атмосферата.

„Тези работи само прибавиха въпроси, отговори на които предстои да намерим, относно суперротацията на атмосферата на Венера – една от най-странните загадки на Слънчевата система”, смята Хокан Сведхем, участник в проекта „Венера Експрес” от Европейската космическа агенция.