بادهای مرموز زهره: دانشمندان سرانجام نیروی پشت آنها را کشف کردند
یک مطالعهٔ جدید آشکار میکند که چطور بادهای شدید زهره توسط جزرهای حرارتی هدایت میشوند؛ این کشف، فهم ما از آب و هوای پرهیجان این سیاره را دگرگون میکند و بینشهای تازهای دربارهٔ جوهای سیارات ارائه میدهد.
زهره، با سطح آتشین و چرخش سریع جو، همواره موضوعی جذاب برای دانشمندان بوده است. کشفیات جدید نشان میدهند که بادهای شدید این سیاره ممکن است از آنچه پیشتر تصور میشد، پیچیدهتر و پرتحرکتر باشند. نتایج منتشر شده در Eos، به نقش جزرهای حرارتی در شکلگیری این بادهای پرسرعت میپردازد. درک دینامیکهای پشت چرخش فوقسرع زهره میتواند بینشهای نوینی دربارهٔ سامانههای آبوهوایی سیارات در سراسر منظومهٔ شمسی فراهم کند.
راز بادهای شدید زهره
زهره به خاطر وضعیت جوی شدید خود شناخته میشود؛ بادهایی که میتوانند سرعت بیش از ۱۰۰ متر بر ثانیه داشته باشند. این وزشهای شبیه طوفان به سرعت در جو سیاره میچرخند و به رخدادی به نام چرخش فوقسرع کمک میکنند، یعنی جوی که بسیار سریعتر از خود سیاره میچرخد. در حالی که پژوهشهای پیشین به فرآیندهای مختلف جوی که در این بادهای پرآشوب نقش دارند اشاره کردند، دانشمندان مدتها بحث میکردند که کدام یک از این فرآیندها موتور اصلی این پدیده هستند.
نتایج بهدست آمده توسط Lai et al که در مجلهٔ AGU Advances منتشر شده و توسط Eos بهطور جزئیتری بررسی شدهاند، سرنخی جذاب ارائه میدهند. عامل کلیدی در این رفتار جوی، جزرهای حرارتی هستند — الگوهای حرکتی هوایی که بهدستآمده از گرم شدن سطح زهره توسط خورشید. این مطالعه نشان میدهد که این جزرهای حرارتی عامل اصلی در چرخش سریع جو زهره هستند، بهویژه جزرهای روزی که در هر روز زهره یک دوره میگردند. این کشف، فهم ما از دینامیکهای جوی سیاره را بازنگری میکند و بخشی را که پیش از این کمارزشرسانده شده بود، برجسته میسازد.
جزرهای حرارتی چیستند و چگونه کار میکنند؟
جزرهای حرارتی، موجهایی از حرکت جوی هستند که توسط اثر گرمایش خورشید بر سطح یک سیاره به وجود میآیند. در زهره، این حرکات جزرگاهی نقش محوری در توزیع مجدد حرارت و کمیّت حرکت در جو ایفا میکنند. وقتی نور خورشید به سمت روزانهٔ سیاره میتابد، سطح را گرم کرده و باعث انبساط و حرکت هوا میشود. این حرکت، دورهای از موجهای جوی را ایجاد میکند که میتوانند کمیّت حرکت را بهصورت انتقالی منتقل کنند و سرعت چرخش کلی سیاره را تحت تأثیر قرار دهند.
در زهره، جزرهای حرارتی در دو شکل عمده وجود دارند: جزرهای روزی و جزرهای نیمروزی. جزرهای روزی یک چرخهٔ یکبار در روز دارند، در حالی که جزرهای نیمروزی دو چرخه در روز تکمیل میکنند. در حالی که جزرهای نیمروزی مدتها بهعنوان نیروی غالبی که چرخش فوقسرع را به راه میاندازند، شناخته میشدند، این مطالعهٔ جدید نشان میدهد که جزرهای روزی ممکن است نقش مهمتری در بادهای شدید سیاره داشته باشند نسبت به آنچه پیشتر درک میشد.
این تغییر تمرکز به سمت جزرهای روزی یک پیشرفت نوین است که نگاهی تازه به نیروهای فعال در لایهٔ بالایی جو زهره میدهد. همانطور که این جزرها کمیّت حرکت را به سوی قلههای ابرها میبرند، بهطور مستقیم به تسریع بادهای زهره کمک میکنند؛ این بادها از سرعتترین بادهای منظومهٔ شمسی محسوب میشوند.
نقش انتقال کمیّت حرکت در چرخش فوقسرع
در قلب پدیدههای جوی زهره مفهوم انتقال کمیّت حرکت قرار دارد. چون این سیاره بهسرعت کم میچرخد؛ یک دور کامل آن ۲۴۳ روز زمینی میگیرد، اما جو بسیار سریعتر میچرخد—حدود ۶۰ برابر سرعت سطح. این تفاوت، پدیدهٔ چرخش فوقسرع را به وجود میآورد که در آن جو، گردش سیاره را در یک چرخه تقریباً پیوسته پشت سر میگذارد.
مطالعۀ اخیر نشان میدهد که جزرهای حرارتی، بهویژه جزرهای روزی، این انتقال کمیّت حرکت را تسهیل میکنند. با حرکت هوای گرم به سوی قلههای ابرها، این جزرها انرژی را به لایهٔ بالایی جو تزریق میکنند و به شتاب بادها کمک مینمایند. این انتقال مداوم کمیّت حرکت، چرخش فوقسرع را حفظ میکند؛ این امر به چرخش فوقسرع امکان میدهد تا سرعت بادهای شدید سیاره را نیز حفظ کند.
استفاده از دادههای ماهوارهٔ Venus Express از آژانس فضایی اروپا و فضاپیمای Akatsuki ژاپن در این مطالعه، برای شناساندن الگوهای جزرهای حرارتی بحرانی بود. این فضاپیماها با اندازهگیری انحراف امواج رادیویی هنگام عبور از جو متراکم زهره، بینشهای ارزشمندی ارائه دادند. ترکیب این دادهها با مدلهای پیشرفتهٔ جوی، تیم پژوهشی توانست نقشهای از تأثیر جزرهای حرارتی بر رفتار هواشناسی زهره ترسیم کند و تصویری واضحتر از سامانهٔ پیچیدهٔ آبوهوای این سیاره ارائه دهد.
پیامدهای این پژوهش برای درک سیارات دیگر با چرخش آهسته
دلالتهای این پژوهش فراتر از زهره است. در حالیکه زهره در داشتن بادهای شدید و شرایط سخت منحصر بهفرد است، بسیاری از سیارات دیگر در منظومهٔ شمسی ویژگیهایی دارند که میتوانند آنها را در معرض پدیدههای جوی مشابه قرار دهند. برای مثال، مریخ که جو بسیار نازکی دارد، و حتی برخی از سیارات گازی مانند مشتری، الگوهای آبوهوایی پیچیدهای دارند که ممکن است تحت تأثیر اثرات جزر مشابه باشند.
درک اینکه جزرهای حرارتی زهره چگونه چرخش فوقسرع را به حرکت درمیآورند، میتواند بینشهای ارزشمندی دربارهٔ دینامیکهای جوی سیارات دیگر فراهم کند. این مطالعه همچنین به اهمیت موجهای سیارهای، گردش عرضی و سایر نیروهای جوی که با هم سامانهای پیچیده و گاه غیرقابل پیشبینی از آبوهوای را میسازند، اشاره میکند. با مطالعهٔ زهره، دانشمندان میتوانند مدلهای جو سیارات را دقیقتر کنند و به درک بهتری از الگوهای آبوهوایی در جهانهای دوردست دست یابند.