Специалисты ESA создали первую 3D-карту ветров Венеры

Как известно, атмосфера Венеры, которая состоит в основном из углекислого газа, очень неспокойна - постоянно дуют ураганные ветры небывалой мощи. Несмотря на то, что по своим размерам вторая планета Солнечной системы очень близка к Земле, она весьма отлична и по многим другим своим параметрам - очень медленно вращается вокруг своей оси (делая один оборот за 224 земных дня), да к тому же еще и в противоположном направлении к вращению нашей планеты - то есть с востока на запад. И в смысле температуры там настоящий ад (470°С), при этом начисто отсутствуют океаны и тектоническая активность.

Одной из важнейших задач, которая стояла перед европейским аппаратом "Венера-Экспресс" (Venus Express), запущенным с Байконура в ноябре 2005 года, было изучение венерианских воздушных потоков. Теперь специалистам из Европейского космического агентства (ESA) на основе данных, собранных между апрелем 2006 года и июнем 2007 года, впервые удалось получить единую трехмерную карту атмосферных явлений "Утренней звезды" для обоих ее полушарий.

Нужно отметить, что зонд "Венера-Экспресс" не только считается самым совершенным аппаратом из всех, когда-либо посланных к Венере, - обладает уникальным набором предназначенных для изучения планетной атмосферы инструментов, например, спектрометром VIRTIS (Visual and Infrared Thermal Imaging Spectrometer), - но и сумел занять самую оптимальную для такой работы орбиту. Космический корабль способен "пронзать" своим острым взглядом плотные венерианские атмосферные слои, в том числе и ее совершенно непроницаемую для оптических приборов облачность, и поставлять на Землю информацию о глобальной картине всех масштабных турбулентных потоков. Самой высокой точки на своей орбите аппарат "Венера-Экспресс" достигает над южным полушарием планеты (приблизительно в 66 тысячах километров от поверхности), что позволяет его приборам получать в этот момент наиболее всеобъемлющую картинку.

"Мы сосредоточились в первую очередь на изучении облачности и ее смещений. Отслеживание передвижения облаков в течение длительных промежутков времени позволяет нам получить точное представление скорости ветров, которые ответственны за движение облаков и все атмосферные перемены", - поясняет Агустин Санчес-Лавега (Agustin Sánchez-Lavega) из испанского Университета Страны Басков (Universidad del País Vasco) в Бильбао, отвечавший за исследования 3D-структуры ветров в ходе первого года наблюдений посредством VIRTIS (публикация - "Variable winds on Venus mapped in three dimensions" - в журнале Geophysical Research Letters от 10 июля).

Облака позволяют "зондировать" атмосферу на высотах от 30 до 70 километров. Проследить за движением облаков на разных высотах можно только в том случае, если прибор в состоянии преодолеть завесу более высокой облачности. "VIRTIS использует различные диапазоны волн, что позволяет ему проникать сквозь слои облаков на самых разных высотах, - добавляет коллега и соавтор Санчеса-Лавега, Рикардо Уесо (Ricardo Hueso) из того же университета. - Мы изучили три атмосферных слоя и проследили за движением сотен облаков в каждом. Это никогда прежде не происходило на столь длительных временных и пространственных промежутках и со столь же многоволновым охватом".

Всего группа изучила 625 облаков на 66-километровой высоте, 662 - на 61-километровой, и 932 - на высоте 45-47-километров, как на дневной, так и на ночной сторонах планеты. Трем различным диапазонам высот соответствовали три длины волны - соответственно, 0,38, 0,98 и 1,74 микрона. Поведение отдельных облачных слоев отслеживалось на протяжении более чем нескольких месяцев. Между парами снимков, позволявших зафиксировать скорость движения воздушных масс и их направления (т.е. определить зональные и меридиональные скорости ветра), протекало от 20 до 74 минут. "Мы узнали, что между экватором и 50-55˚ южной широты скорость ветров наиболее изменчива - от 370 км/ч на высоте 66 км до приблизительно 210 км/ч на высотах в 45-47 км, - сказал Санчес-Лавега. - На широтах свыше 65˚ ситуация драматично меняется - в дело вступает обширная ураганоподобная структура в виде приполярного вихря. В этом случае все уровни облаков движутся примерно с одной и той же скоростью, независимо от высоты, с почти нулевой скоростью в самом центре вихря".

Еще Санчес-Лавега и его коллеги отмечают, что скорости зональных ветров (которые дуют параллельно линиям широты) сильно зависят от местного времени. Разность в количестве тепла, получаемого Венерой от Солнца по утрам и по вечерам, очевидным образом влияет и на общую атмосферную динамику, увеличивая мощь ветров к вечернему времени (суточные вариации скорости ветра в высоких широтах (свыше 50°) достигали порядка 10 м/с).

В среднем, периодичность картины ветров охватывает пять дней (через каждые пять дней картина в основном повторяется), однако механизм, который порождает эту периодичность, пока еще не прояснен, все это нуждается в дальнейшем изучении. "VIRTIS продолжает свои наблюдения, и за последующие годы мы надеемся лучше понять, насколько устойчива или же нестабильна общая картина ветров Венеры в верхних и более низких слоях облачности", - заключает Джузеппе Пиччони (Giuseppe Piccioni) из итальянского Национального астрофизического института (Istituto Nazionale di Astrofisica - INAF), расположенного в Риме, который также принимает участие в обработке результатов, полученных с помощью инструмента VIRTIS.

Кроме Испании и Италии в этом проекте участвуют Франция, Великобритания, США и Португалия.

См также:
Анимация атмосферы Венеры, составленное из снимков, полученных в апреле 2006 г. - июне 2007 г. спектрометром VIRTIS, установленным на борту автоматической станции "Венера-Экспресс". Эти наблюдения позволили создать общую трехмерную картину венерианских ветров. Снимки ночной стороны (красная часть глобуса) были получены в инфракрасных лучах с длиной волны 1,74 микрометра, позволяющих видеть сквозь верхнюю часть облачности и при этом запечатлеть облака на 45-47-километровой высоте. Снимки дневной стороны (серая часть глобуса) были получены в инфракрасных лучах с длиной волны 980 нанометров ("окно" в облачности, открывшееся на 61-километровой высоте) и в ультрафиолете (синий цвет) с длиной волны 350 нанометров (66-километровая высота).

Максим Борисов