vvv2010 | Изучая Венеру: Аномалии горячего потока (Reply)

Астрономы исследуют погоду на соседней планете — такой близкой и, в тоже время, такой непохожей на нашу!

Расстояние от Солнца до Венеры и до Земли — почти одинаковое, однако разница в климате двух планет поистине драматична. На нашей прекрасной соседке в сотни раз жарче, местный день длится в сотни раз дольше, а плотные облака проливаются кислотными дождями. Даже специально сконструированным космическим аппаратам в ее негостеприимной атмосфере не удается проработать долго — максимум пару часов. Но есть и еще одно важное различие: у Венеры нет глобального магнитного поля. Именно этот принципиальный момент, возможно, и создает многие прочие отличия.

В самом деле, известно, что Солнце испускает непрерывный поток заряженных частиц солнечного ветра, улетающего в космос на скоростях в миллионы километров в час. Мы, находясь на поверхности Земли, их воздействия практически не испытываем, поскольку заряженные частицы отклоняются геомагнитным полем, окружающим нашу планету коконом. Венера подобной защитой похвастаться не может, и солнечный ветер непосредственно воздействует на густую атмосферу планеты, вызывая в ней довольно необычные явления.

Этим явлениям было посвящено недавнее исследование американских астрономов, которые выяснили, что некоторые из них, на самом деле, напоминают происходящее на Земле. Речь идет о т.н. аномалиях горячего потока (Hot Flow Anomaly, HFA), вызывающих резкие изменения направления потока частиц солнечного ветра позади планеты.

«Это весьма примечательный феномен, — рассказывает глава исследований Дэвид Сибек (David Sibeck). — Аномалии горячего потока выбрасывают такие количества энергии, что солнечный ветер отклоняется, а иногда и начинает двигаться в обратном направлении. Это особенно поражает с учетом того, что солнечный ветер летит быстрее звука, но аномалия достаточно сильна для того, чтобы развернуть его вспять».

На Земле — точнее говоря, в ее окрестностях — подобное происходит в среднем один раз в день. Наблюдаются такие аномалии и у Сатурна, и у Марса. Теперь же их удалось обнаружить и на Венере, хотя ввиду отсутствия магнитного поля протекают они намного ближе к поверхности планеты. Впервые признаки HFA здесь были замечены еще в 2009 г., однако тогда, зафиксировав характерные магнитные проявления, не было возможности измерить температуру в области потенциальной аномалии. Теперь же, с привлечением остающегося на орбите Венеры европейского зонда Venus Express, HFA удалось наблюдать достоверно и достаточно детально.

Когда разрывы в магнитных полях солнечного ветра приходят во взаимодействие с фронтом ударной волны, образованном в результате столкновения его частиц с планетой и ее окружением, в них накапливаются огромные объемы раскаленной плазмы — и возникает аномалия горячего потока © NASA/Collinson

Представьте себе, что пуля в полете пробивает шарик, заполненный горячив воздухом. Именно такой момент внезапного скачка температуры плазменных частиц искали ученые в данных Venus Express, собранных аппаратом за последние несколько венерианских дней (сутки здесь длятся 243 земных). Перепад температуры должен сопровождаться и другими признаками HFA — внезапными характерными изменениями магнитного поля и плотности среды. И подобное было найдено: событие произошло 22 марта 2008 г. Эти данные авторы сравнили с тем, что нам известно о протекании подобных процессов близ Земли, и тогда составили приблизительную картину протекания HFA на Венере.

Поток солнечного ветра — заряженных частиц и связанных с ним магнитных полей — несет и разрывы, области, в которых эти магнитные поля резко меняют направление. В некоторых случаях разрывы оказываются ориентированы так, что они оказываются в контакте с фронтом ударной волны, областью, где солнечный ветер, взаимодействуя с массивной планетой, резко замедляется и начинает обтекать ее по сторонам. Если разрыв далее медленно смещается этой зоне, некоторые частицы в нем «застревают». Плазма, скопившаяся здесь, может разогреваться до десятка миллионов градусов, причем размеры этого скопления все растут и могут достигать размеров, сравнимых с размерами всей планеты. Разрыв создает собственный фронт ударный волны, влияющий на движение частиц солнечного ветра — в том числе и на направление их движения.

Возмущения, создаваемые этими аномалиями, могут носить действительно глобальный характер. Они способны «сжимать» всю магнитосферу планеты на долгие минуты, позволять частицам солнечного ветра проникать в атмосферу Земли в районе полюсов и создавать впечатляющие полярные сияния. Как же обстоит дело на Венере, лишенной своего магнитного поля?

Ответ на этот вопрос потребует более полных наблюдений, однако определенные предположения можно сделать уже сейчас. В частности, ученые считают, что на соседней планете HFA происходят намного ближе к поверхности и могут иметь намного большее влияние на нее. В самом деле, фронт ударной волны здесь создает не магнитосфера, а верхние слои атмосферы — ионосфера, заполненная собственными заряженными частицами. Высота расположения этой области непостоянна и динамично меняется, а, значит, и аномалии горячей волны должны являться на Венере явлением непостоянным и изменчивым. Заставляя частицы солнечного ветра (временно) двигаться обратно, по направлению к Солнцу, здесь они могут работать, поднимая фронт ударной волны повыше — увеличивая размеры ионосферы. Тем самым, аномалии должны сильно влиять на состояние всей атмосферы планеты.

По материалам НАСА и Популярная механика