Проекты

Анализ облачного покрова Венеры

Работа призёра открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Астрономия и космические технологии» среди работ учащихся 10–11 классов

Направление работы: Астрономия
Авторы работы: ГБОУ Школа № 1520
Предметы: Физика, Астрономия
Классы: 10 класс
Мероприятия: Открытая городская научно-практическая конференция «Наука для жизни» 2020 года

Актуальность

На данный момент остаётся непонятой атмосферная циркуляция. Венера вращается очень медленно с периодом 243 земных дня, но атмосфера вблизи вершины облака движется со скоростью более 100 м/с, что в 60 раз быстрее скорости вращения поверхности. Как правило, если атмосфера движется быстро относительно поверхности, она создаёт трение, которое тянет атмосферу назад, и скорость будет такой же, как и у поверхности. Однако венерианская атмосфера продолжает опережать поверхность с большой скоростью. Эти ветры на Венере называются «суперротацией», и причина их возникновения и существования до сих пор неизвестна. Для того чтобы разгадать тайны атмосферы, орбитальный аппарат «Акацуки» наблюдает движение атмосферы на разных высотах и пытается прояснить динамику атмосферы в трёх измерениях: высота, широта, долгота.

Цель

Исследование плотных облаков, окутывающих Венеру, и поиск в них следов грозовой активности (молний)

Описание

В работе использовались снимки с венерианского орбитального аппарата для исследования климата. «Акацуки» специально разрабатывался для детального исследования динамических процессов в атмосфере Венеры. «Акацуки» оснащён пятью камерами, способными получать изображения венерианской атмосферы в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах, а также сверхстабильным генератором, используемым для измерения вертикальных профилей температуры и других факторов.

В ходе работы у пары последовательных УФ-снимков отождествлялись похожие детали облачного покрова.

При этом обращали внимание не только на форму и яркость самой детали, но и на её относительное расположение относительно соседних деталей. Фактически анализировалась структура рисунка облачного покрова.

После обработки полученных измерений в итоге были получены широтная зависимость зональной u и меридиональный v компонент скорости ветра на верхней границе облаков.

Результаты работы/выводы

  1. По паре УФ-изображений выявлено, что период суперротации на экваторе составляет ~4,5 суток, т. е. атмосфера Венеры обгоняет вращение твёрдого тела планеты в 54 раза.
  2. О меридиональной компоненте. На экваторе скорость нулевая, т. е. движения вдоль меридианов нет. Потом скорость начинает расти с широтой, т. е. по мере удаления от экватора. Согласно формуле для зональной скорости, положительный знак – деталь смещается к Северному полюсу, отрицательный – к Южному. Таким образом, можно обнаружить, что от экватора атмосферные массы на верхней границе облаков удаляются в сторону полюсов Венеры. Такой режим циркуляции называется ячейка Хедли (Гадлея). При большем количестве измерений можно делать анализ зависимости скорости от долготы подстилающей поверхности.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГБУН Институт космических исследований РАН