Астрономам уже давно известно, что Венера – вторая внутренняя планета Солнечной системы- скрыта под плотными слоями атмосферы, состоящей, главным образом, из углекислого газа.
Ввиду того, что поверхность планеты покрыта густыми облаками серной кислоты, характеризующимися высокой отражательной способностью, наблюдать за ней в видимом свете весьма проблематично. Однако данные, полученные приборами космического аппарата Европейского космического агентства «Venus Express», указывают на то, что в облаках Венеры находится большое количество волновых структур. Анализ показал, что волны, главным образом, преобладают в высоких северных широтах, в частности над Землёй Иштар (Ishtar Terra) – одним из двух основных горных регионов планеты.
Венера – это планета контрастов. Температура её поверхности достигает 450 С, что превышает температуру плавления свинца. При этом ветры в плотной атмосфере дуют со скоростью, не превышающей 3-4 км/час. В вершинах облаков температура кардинально противоположная – минус 70 С, а скорость ветра достигает 300-400 км/ч, что намного быстрее, нежели скорость наземных ураганов.
Не сложно предположить, что между облаками вблизи поверхности Венеры и верхними слоями атмосферы, расположенными на 60-70 км выше, существует прямая связь. Наблюдения космического аппарата «Venus Express», который достиг Венеры в апреле 2006 года, указывают на то, что взаимосвязь больше напоминает, как «подобная океанической» более низкая атмосфера, представленная плотным слоем облаков, действует на поверхность океана. Рябь и воздушные потоки, отчетливо различаемые в верхних слоях атмосферы, по мнению учёных, обусловлены ветрами, которые преобладают над самыми высокими горными районами планеты.
Ранние доказательства атмосферных волн, генерируемых воздушными массами, проходящими над основами возвышенностями рельефа планеты, были получены ещё в 1985 году, когда два советских космических зонда Vega, пролетали над Землёй Афродиты (Aphrodite Terra) – одной из трёх самых обширных возвышенностей Венеры на высоте порядка 54 км.
Почти 3 десятилетия спустя, данные, полученные «Venus Express», представили новые доказательства, подтверждающие наличие атмосферных волн в толстых слоях облаков Венеры.
Эти так называемые «гравитационные» волны могут существовать исключительно в стабильной атмосфере. Они могут быть вызваны, например, конвекцией, когда теплый воздух поднимается снизу, а холодный, наоборот, опускается сверху. В конечном итоге направления создаваемых ветров практически точно повторяют очертания склонов больших гор.
Гравитационные волны очень важны, так как могут транспортировать энергию и импульс, распространяясь по вертикали и горизонтали через атмосферу. Такие процессы свойственны верхним слоям атмосфер планет земной группы. На Земле гравитационные волны представлены облачными образованиями – «волновыми цугами», образующимися, как правило, с подветренной стороны гор. В большинстве случаев они представлены серией волн, имеющих одинаковую направленность.
Об обнаружении доказательств этого процесса формирования волн в атмосфере Венеры впервые сообщалось в ноябре 2012 году, когда международная команда исследователей, во главе с Silvia Tellmann из Rheinisches Institut fuer Umweltforschung, используя Venus Express Radio Science Experiment (VeRa), провела анализ атмосферных профилей слоев атмосферы, расположенных на высоте 40-90 км над поверхностью Венеры.
Изучая изменения в частотах радиосигналов, проходящих сквозь атмосферу Венеры, команда получила более 500 атмосферных профилей за период с апреля 2006 года (когда «Venus Express» достиг Венеры) по июль 2011 года. Данные позволили учёным рассчитать давление и температуру в различных слоях атмосферы Венеры.
Эти профили позволили учёным исследовать зависимость малых атмосферных колебаний температуры от тектонических особенностей планеты, над которыми они происходят. Разности температуры в несколько градусов Цельсия и вертикальные волновые структуры, длиной 1-4 км, указывали на наличие многочисленных гравитационных волн.
Обнаруженные волны в большей степени были характерны северном полушарию Венеры.
По словам Silvia Tellmann, она и её коллеги считают, что волны частично связаны с атмосферными потоками над Земле Иштар, где расположены самые высокие горы на Венере. Исследователь признается, что им все ещё не понятно, как данное воздействие может распространятся на более высокие уровни.
Эти результаты были подтверждены анализом волн, наблюдаемых в границах облаков Венеры на снимках, сделанных при помощи прибора Visible Monitoring Camera (VMC), установленного на борту «Venus Express». Новое исследование, результаты которого были опубликованы в январе 2014 года, было приведено международной командой учёных, возглавляемой Arianna Piccialli из Laboratoire Atmospheres, Milieux, Observations Spatiales (LATMOS-UVSQ).
Снимки северного полушария Венеры, сделанные VMC с более чем 1500 орбит, позволили провести первое детальное исследование маломасштабных особенностей в вершинах облаков, находящихся на высоте 62-70 км над поверхностью Венеры. Гравитационные волны удалось увидеть на более чем 300 изображениях.
Анализ снимков VMC позволил классифицировать волны в зависимости от формы и размера на длинные, средние, короткие и нерегулярные.
