Скорость вращения Венеры вокруг своей оси меняется, когда ее плотная атмосфера взаимодействует с горными цепями на поверхности.
Об этом 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.
Авторы новой работы 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.