Представьте обычную кухню: вода из крана бьёт в раковину. Сначала она растекается тонким быстрым слоем, а потом внезапно поднимается и замедляется, образуя характерный «бортик» или всплеск. Именно это явление, только в планетарном масштабе, формирует одно из самых необычных атмосферных образований на Венере.

Как рассказывает Space.com, в 2016 году японский зонд «Акацуки» обнаружил огромную полосу облаков длиной около 6000 км, которая каждые несколько дней огибает планету вдоль экватора на высоте примерно 50 км. Учёные долго не могли объяснить её гигантские размеры, резкие границы и высокую скорость. Теперь загадка решена.

Что такое гидравлический прыжок

Международная группа исследователей под руководством Такэси Имамуры из Токийского университета пришла к выводу: облачная полоса возникает из-за гидравлического прыжка — самого крупного из известных в Солнечной системе.

Гидравлический прыжок возникает, когда быстрый и относительно мелкий поток жидкости или газа внезапно замедляется и становится глубже. На Земле это можно наблюдать не только в раковине, но и в реках, каналах или даже на некоторых водопадах.

На Венере аналогичный процесс происходит в атмосфере, состоящей в основном из углекислого газа с примесями сернистого газа. По поверхности планеты (точнее, в нижних слоях атмосферы) распространяется мощная планетарная волна Кельвина — восточная атмосферная волна огромного масштаба, охватывающая тысячи километров и сосредоточенная у экватора.

Когда эта волна замедляется, возникает гидравлический прыжок. Он создаёт сильный восходящий поток, который буквально выбрасывает пары серной кислоты на высоту 50 км. Там пары конденсируются, образуя гигантский банк облаков. Облака затем тянутся за передним краем волны, создавая резкую границу, которую и наблюдала «Акацуки».

Почему это важно

«Теперь мы можем показать, что это нарушение облачного покрова вызвано крупнейшим известным гидравлическим прыжком в Солнечной системе, — заявил руководитель исследования Такэси Имамура. — Наше открытие, которое связывает очень крупномасштабный горизонтальный процесс с мощной локализованной вертикальной волной, неожиданно, поскольку в гидродинамике эти явления обычно не связаны».

Это первый случай обнаружения гидравлического прыжка на другой планете. Учёные отмечают, что поведение явления на Венере сильно отличается от земного, что ещё раз подчёркивает, насколько уникальна атмосфера этой планеты.

Атмосфера Венеры вращается вокруг планеты гораздо быстрее самой поверхности (суперротация): полный оборот за 4 земных дня при том, что сама планета делает оборот за 243 дня. Давление у поверхности достигает 92 бар, а температура превышает 460 °C.

Новые модели атмосферы

До сих пор глобальные климатические модели Венеры строились по аналогии с земными и не учитывали этот гидравлический прыжок. Теперь исследователям предстоит создать более точные модели.

«На следующем этапе мы проверим это открытие с помощью более полной климатической модели, которая включает другие атмосферные процессы. Нас ждут серьёзные вызовы из-за огромного объёма вычислений, необходимых для таких симуляций. Даже современные суперкомпьютеры справляются с этим непросто», — отметил Имамура.

Результаты исследования были опубликованы 24 апреля в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.

Вкратце

Гигантская полоса облаков серной кислоты длиной 6000 км на высоте 50 км над Венерой образуется благодаря крупнейшему в Солнечной системе гидравлическому прыжку. Замедление атмосферной волны Кельвина вызывает мощный восходящий поток, который поднимает пары серной кислоты высоко в атмосферу, где они конденсируются в облака. Явление, знакомое нам по обычной кухонной раковине, на Венере работает в планетарном масштабе и впервые обнаружено за пределами Земли. Открытие требует пересмотра моделей венерианской атмосферы и помогает лучше понять сложные динамические процессы на других планетах.