Японский аппарат Akatsuki несколько лет наблюдает за атмосферой Венеры и регулярно фиксирует протяженную структуру облаков на высоте около 50 км в районе экватора. Она тянется на тысячи километров и периодически появляется снова, но долго оставалось непонятно, какой физический процесс создает эту аномалию. 

Источник изображения: JAXA

Новая работа международной группы ученых показывает, что эта облачная полоса связана с явлением, которое в гидродинамике называют гидравлическим скачком. На Земле такие скачки известны в открытых потоках воды и в атмосфере, но до сих пор их не фиксировали на других планетах.  

В атмосфере Венеры вблизи экватора распространяется планетарная волна; на Земле такую волну относят к волнам Кельвина. В определенных условиях эта волна приводит к резкому изменению характеристик потока газа в верхних слоях атмосферы — скорости и высоты слоя. В точке такого перехода формируется гидравлический скачок, который изменяет вертикальное движение газа и создает зону подъема и накопления вещества.  

Распространенный пример гидравлического скачка, возникающего, когда вода вытекает из крана в раковину. Изображение: space.com

Моделирование показало, что в этой зоне вверх поднимаются газы, содержащие серу, включая диоксид серы. На высоте примерно 50 км они конденсируются и образуют плотные облака серной кислоты. В результате возникает длинная облачная структура длиной около 6 000 км, расположенная вдоль экватора Венеры. Ее передняя граница совпадает с положением атмосферной волны, а за ней тянется область повышенной облачности.  

Авторы исследования называют этот гидравлический скачок крупнейшим в Солнечной системе по протяженности. Они подчеркивают, что стандартные климатические модели Венеры не учитывали такое явление, поэтому расчеты циркуляции атмосферы на планете требуют пересмотра. Для этого ученым предстоит учесть в моделях влияние гидравлического скачка на вертикальное перемешивание газов, содержащих серу, и образование облаков серной кислоты. Это должно улучшить понимание того, как распределяются такие облака на Венере и как ведет себя ее плотная атмосфера с так называемой суперротацией, когда воздушные массы обращаются вокруг планеты значительно быстрее, чем вращается сама планета.