Рельеф поверхности влияет на динамику атмосферы Венеры на высоте 100 км

Динамика массивной и плотной атмосферы Венеры — уникальное явление в Солнечной системе. Хотя она проще земной, но отнюдь не является простой, и попытки её полного моделирования пока не увенчались успехом.

Сейчас известно, что практически вся газовая оболочка планеты, от поверхности до 85–90 км, стремительно вращается вдоль параллелей с востока на запад. На верхней границе облаков воздушные потоки движутся со скоростью около 100 м/с (360 км/ч) и более чем в 50 раз обгоняют вращение твердого тела планеты. Это так называемый режим суперротации, который захватывает облачные слои в нижней тропосфере и следующей за ней мезосфере.

Начиная с высоты примерно 110 км (мезопауза) атмосферные потоки начинают двигаться иначе: от подсолнечной точки на освещённой стороне к антисолнечной на ночной стороне. Между ними, на высотах 90–110 км, располагается переходный слой, динамике которого, как предполагается, присущи черты обоих режимов.

Чтобы узнать, что происходит в этой области, исследователи — сотрудники ИКИ Дмитрий Горинов, Игорь Хатунцев, Людмила Засова, Александр Тюрин и их коллега Джузеппе Пиччони (Giuseppe Piccioni) Национальный институт астрофизики Италии) — обратили внимание на специфическое свечение на длине волны 1,27 микрона в инфракрасном диапазоне, которое испускает атомарный кислород на ночной стороне планеты. Его появление здесь связано именно с атмосферными течениями. На дневной стороне Венеры под действием солнечного излучения появляются атомы кислорода, которые на большой высоте «дрейфуют» на ночную сторону. Там, в нисходящем атмосферном потоке, они опускаются ниже и соединяются в молекулы кислорода (рекомбинируют), этот процесс сопровождается излучением в инфракрасном диапазоне.

И хотя данных «Венеры-Экспресс» недостаточно, чтобы уверенно говорить о связи между рельефом и атмосферными течениями на высоте около 100 км, исследователи попытались детально изучить движения некоторых ярких областей, предположив, что они связаны с высокогорьями, в частности, с областью Фебы (Phoebe Regio). Если это предположение верно, то можно говорить, что яркие области служат своего рода «указателем» возвышенностей, с учётом возможных смещений.

Механизмом, который лежит в основе этой корреляции, могут служить стационарные внутренние гравитационные волны (ВГВ), которые возникают при обтекании ветром гор и других возвышенностей.

Итак, течения в переходном слое атмосферы организованы более сложно, чем предполагалось ранее. Как подчеркивает Дмитрий Горинов, динамика потоков на этой высоте оказалась не связанной, по крайней мере, напрямую, ни с суперротацией, ответственной за циркуляцию нижележащих слоев, ни с динамикой более высоких слоёв атмосферы. Дальнейшее наблюдение за областями свечения кислорода может прояснить её особенности, а моделирование — понять механизмы и интерпретировать результаты наблюдений.

***

Автоматическая межпланетная станция «Венера-Экспресс» (Европейское космическое агентство) была запущена 9 ноября 2005 г. с космодрома Байконур при помощи ракеты-носителя «Союз» с разгонным блоком «Фрегат». Аппарат вышел на первую вытянутую орбиту вокруг Венеры 11 апреля 2006 г. В феврале 2015 г. аппарат вошёл в атмосферу Венеры, но обработка его данных продолжается.

Специалисты ИКИ РАН принимали участие в разработке, изготовлении и испытаниях двух научных приборов орбитального аппарата: универсального спектрометра и спектрометра высокого спектрального разрешения SPICAV/SOIR (руководители: Ж.-Л. Берто/Jean-Loup Bertaux, Франция, О.И. Кораблев, Россия, Д. Невеянс/Dennis Nevejans, Бельгия) и планетного Фурье-спектрометра PFS (изготовлен в Италии с участием России, научный руководитель В. Формизано/Vittorio Formisano, Италия, Л.В. Засова, Россия). В экспериментах VIRTIS, VMC, ASPERA российские ученые принимали участие как соисследователи.