Atmosfæriske tidevandsbølger opretholder Venus super-rotation

Billeder fra Akatsuki-rumfartøjet afslører, hvad der får Venus' atmosfære til at rotere meget hurtigere end planeten selv.

Et internationalt forskerhold ledet af Takeshi Horinouchi fra Hokkaido University har afsløret, at denne 'superrotation' opretholdes nær ækvator af atmosfæriske tidevandsbølger dannet fra solopvarmning på planetens dagside og afkøling på dens natside. Tættere på polerne, imidlertid, atmosfærisk turbulens og andre former for bølger har en mere udtalt effekt. Undersøgelsen blev offentliggjort online i Videnskab den 23. april.

Venus roterer meget langsomt, det tager 243 jorddage at rotere én gang om sin akse. På trods af denne meget langsomme rotation, Venus' atmosfære roterer vestpå 60 gange hurtigere end dens planetariske rotation. Denne superrotation øges med højden, det tager kun fire jorddage at cirkulere rundt om hele planeten mod toppen af ​​skydækket. Den hurtigt bevægende atmosfære transporterer varme fra planetens dagside til natside, reducere temperaturforskellene mellem de to halvkugler. "Siden super-rotationen blev opdaget i 1960'erne, imidlertid, mekanismen bag dens dannelse og vedligeholdelse har været et langvarigt mysterium, " siger Horinouchi.

Horinouchi og hans kolleger fra Institute of Space and Astronautical Science (ISAS, JAXA) og andre institutter udviklede en ny, meget præcis metode til at spore skyer og udlede vindhastigheder fra billeder leveret af ultraviolette og infrarøde kameraer på Akatsuki-rumfartøjet, som begyndte sit kredsløb om Venus i december 2015. Dette gjorde det muligt for dem at estimere bidragene fra atmosfæriske bølger og turbulens til super-rotationen.

Gruppen bemærkede først, at atmosfæriske temperaturforskelle mellem lave og høje breddegrader er så små, at det ikke kan forklares uden en cirkulation på tværs af breddegrader. "Da en sådan cirkulation skulle ændre vindfordelingen og svække superrotationstoppen, det indebærer også, at der er en anden mekanisme, som forstærker og opretholder den observerede vindfordeling, " forklarede Horinouchi. Yderligere analyser afslørede, at vedligeholdelsen opretholdes af det termiske tidevand - en atmosfærisk bølge exciteret af solvarmekontrasten mellem dag- og natsiden - som giver accelerationen på lave breddegrader. Tidligere undersøgelser foreslog, at atmosfærisk turbulens og bølgerne andet end det termiske tidevand kan give accelerationen. den aktuelle undersøgelse viste, at de arbejder modsat for svagt at bremse superrotationen på lav breddegrad, selvom de spiller en vigtig rolle på mellem- til høje breddegrader.

Deres resultater afslørede de faktorer, der opretholder super-rotationen, mens de foreslår et dobbelt cirkulationssystem, der effektivt transporterer varme over hele kloden:Meridional-cirkulationen, der langsomt transporterer varme mod polerne, og super-rotationen, der hurtigt transporterer varme mod planetens natside.

"Vores undersøgelse kunne hjælpe med bedre at forstå atmosfæriske systemer på tidevandslåste exoplaneter, hvis ene side altid vender mod de centrale stjerner, som ligner Venus, der har en meget lang soldag, " tilføjede Horinouchi.