Tim istraživača, uz učešće Univerziteta u Tokiju, objasnio je misteriozni oblak-zid na Veneri kao posledicu planetarnog hidrauličnog skoka. Proces nastaje kada destabilizacija velikog Kelvinovog talasa dovede do naglog usporavanja toka i snažnog uzdizanja vazduha, što izaziva kondenzaciju sumporne kiseline i formiranje dugog oblaka. Modeli su pokazali da oblaci sami pojačavaju skok i da on može doprineti održavanju superrotacije Venere.
Otkriven Najveći Hidraulični Skok u Sunčevom Sistemu — kako je oblak-zid od 6.000 km nastao na Veneri
Scientists say Venus’ giant cloud front comes from a hydraulic jump, revealing a new driver of its fast-moving atmosphere. (CREDIT: NASA)
Oštro definisana fronta oblaka dugačka oko 6.000 kilometara, koju je japanska sonda Akatsuki zabeležila kako kruži oko ekvatora Venere, dugo je bila zagonetka za planetarne naučnike. Novi rad, u kojem učestvuju istraživači sa Univerziteta u Tokiju, ukazuje na uzrok: planetarni hidraulični skok — proces poznat iz fluidne dinamike, ali sada prepoznat na najvećem mogućem, planetarnom nivou.
These images taken on Aug. 18 (left) and Aug. 27 (right), 2016, by the near-infrared camera on Japan’s Akatsuki Venus probe, show the clear line of denser (darker) clouds moving across the planet. (CREDIT: T. Imamura, Y. Maejima, K. Sugiyama et al.)
Šta su naučnici primetili
Uzorci snimaka iz 2016. pokazali su masivni poremećaj u nižem sloju oblaka sa vrlo oštrim prednjim rubom koji je ponekad obavio ekvator danima. Postojeći atmosferski modeli nisu predviđali takvu, jasno definisanu i postojanu strukturu.
Hydraulic jump simulation. This cross section of the Venusian atmosphere shows a numerical simulation of a hydraulic jump in action. The color indicates the “potential temperature,” which represents the atmospheric material surface. The jump appears as a stepwise transition of the material surface. (CREDIT: T. Imamura, Y. Maejima, K. Sugiyama et al.)
Kako nastaje hidraulični skok
Analiza ukazuje na ulogu velikog Kelvinovog talasa u nižim i srednjim slojevima oblaka. Kada se zbog vertikalne i horizontalne strukture atmosfere taj talas destabilizuje, dolazi do nagle promene karaktera toka: brzina vetra se, iz perspektive talasa, iznenada smanjuje, a duž fronta formira se snažan lokalizovani uspon vazduha. Taj uspon podiže pare sumporne kiseline u više slojeve atmosfere gde se kondenzuju u kapljice — i tako nastaje dugačak oblačni pojas koji je videla sonda.
Hydraulic jump in a kitchen sink. In this image, the clearly defined hydraulic jump can be seen in the difference between the smooth inner circle of shallow and fast water, and the ripples of deeper, slower water beyond. (CREDIT: Takeshi Imamura)
Značaj povratnih veza
Istraživači ističu da su oblaci više od pasivnog produkta: novonastale kondenzovane kapljice menjaju statičku stabilnost atmosfere, što olakšava održavanje samog hidrauličnog skoka. Ta pozitivna povratna veza — između horizontalnih talasnih procesa i snažnog lokalnog vertikalnog transporta — ranije nije bila prepoznata kao ključni mehanizam u vensijskoj atmosferi.
Close‐up views of the hydraulic jump. (a) Vertical velocity (shaded) and potential temperature (in Kelvin, contour) cross‐sections, and (b) the zonal velocity (shaded) and fractional pressure perturbation (in percent, contour) cross‐sections in the fluid dynamical model in the mature phase (40 days). (CREDIT: Journal of Geophysical Research Planets)
Veza sa superrotacijom i metodologija
Modeli koje su koristili autori (fluidna dinamika i mikrofizički „box“ model za parcelu vazduha) reprodukovali su posmatrane karakteristike fronta, uključujući sitnije talasaste detalje. Tim takođe sugeriše da hidraulični skok pomaže u prenosu momenta između talasa i srednjeg atmosferskog toka, čime doprinosi održavanju poznate superrotacije Venere — fenomena u kojem se oblaci kreću znatno brže od rotacije planete.
Širi značaj i buduća istraživanja
Otkriveni mehanizam upozorava na ograničenja oslanjanja isključivo na modele zasnovane na Zemljinoj atmosferi: specifična hemija, gusti i stalni oblačni pokrivač i ekstremni obrasci cirkulacije na Veneri mogu dovesti do procesa koje standardni klimatski modeli propuštaju. Autori planiraju da uključe ovaj proces u obuhvatnije klimatske modele, iako će takve simulacije zahtevati značajne računarske resurse.
Izvor: Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Journal of Geophysical Research: Planets. Podaci i modeli dolaze iz posmatranja sonde Akatsuki i numeričkih simulacija tima.
Ovo otkriće pruža novi uvid u dinamiku atmosfere Venere i može pomoći u poboljšanju modeliranja atmosfera drugih planeta, kao i u planiranju budućih misija i interpretaciji svemirskih posmatranja.
Pomozite nam da budemo bolji.
