Teorie objasňující super-rotační proudění na Venuši

Jednou ze záhad v naší Sluneční soustavě je tzv. super-rotační proudění. Fenomén, který je znám od konce šedesátých let dvacátého století, při němž rychlost větru na Venuši přesahuje rychlost rotace planety.

Vědci již navrhli mnoho teorií proč tomu tak je, nicméně žádná není zcela uspokojivá. Mexičtí vědci navrhli první životaschopný mechanismus, podle nějž toto super-rotační proudění způsobuje rychlejší pohyb ve vyšších vrstvách atmosféry.

Pro připomenutí, jedna celá otočka Venuše trvá 243 pozemských dnů, ale atmosféra proudící rychlostmi okolo 200 m/s (720 km/h) potřebuje pouhé čtyři dny na jedno obkroužení kolem planety. Jediné další známé místo, kde ve Sluneční soustavě k super-rotačnímu proudění dochází, je Saturnův měsíc Titan.

Vědci z university Nacional Autonoma de Mexico, pod vedením Héctora Javiera Durand-Manteroly studovali nadzvukové rychlosti větrů v ionosféře ve výškách 150-800 kilometrů nad povrchem. V těchto místech vanou větry známé jako „trans-terminátorový“¹⁾ proud, pohybující se rychlostmi několika kilometrů za sekundu. Proud byl objeven v osmdesátých letech dvacátého století americkou sondou Pioneer Venus Orbiter a má se za to, že je poháněn interakcí se slunečním větrem.

Durand-Manterola a jeho skupina navrhují, že trans-terminátorový proud v kryosféře může přenášet moment hybnosti do nižších vrstev formou rozptylu tlakových vln. Pro vznik těchto vln navrhují mechanismus interakce mezi proudy v oblasti soumraku vůči oblastem úsvitu na noční polokouli, protože proudy dosahují rozdílných rychlostí. Konkrétně oblast proudění v níž nastává úsvit se pohybuje mnohem rychleji.

Vlny následně sestupují níže z ionosféry skrze termosféru a mesosféru do troposféry, kde předávají nejvíce momentu hybnosti. Rozptýlením na vrstvě oblačnosti pohybují atmosférou v obráceném směru vůči rotaci a způsobují toto super-rotační proudění.

Vědci spočítali energetický tok, který přesouvá trans-terminátorový proud a porovnali jej s energetickými ztrátami, které způsobuje viskozita atmosféry. Výpočty ukázaly, že energie trans-terminátorového proudění přesahuje odpor viskozity a způsobuje tak super-rotační proudění. Následně spočítali amplitudu vln potřebnou k vyvolání super-rotačního proudění a našli potřebnou amplitudu, která bude produkovat 84 dB na noční polokouli, a je tedy dostatečná k udržení hluku v oblacích na odvrácené straně. „Podobně jako když symfonický orchestr hraje 'fortissimo'.“

Výzkumníci testovali své teorie energetické výměny na experimentu používajícím vodu. Namířili proud vody na jednu stranu polystyrenové podložky z výšky 0,2 m, který se šíří do stran rychlostí 2 m/s. Posléze namířili druhý proud na opačnou stranu podložky, tentokrát z výšky 0,02 m, který se šířil do stran rychlostí 0,63 m/s. Turbulence vytvořená v oblasti setkání vytvořila povrchové vlny šířící se od rychlejšího proudu vody směrem k pomalejšímu a znázornila tak podobu momentu vln pohybujících se v předpokládaném směru.

Více světla do problému by měla vnést kosmická mise sondy AKATSUKI.
 
Zdroj: http://phys.org/news/2010-05-theory-superrotation-venus.html

1) Terminátor je oblast přechodu mezi osvětlenou a neosvětlenou částí tělesa.

autor: Tomáš Pečiva