金星 6,000 公里巨型雲牆之謎解開,由最大規模水躍現象引起
金星每天都是陰天,可能還會落下硫酸陣雨,過去探測器曾發現金星赤道有巨型大氣波反覆掃過,但原因不明。現在日本科學家解開謎題,這些長達 6,000 公里的大氣波由已知最大規模水躍現象引起。
金星終年被厚雲覆蓋,幾乎看不到表面,而金星雲層有個關鍵特徵:移動速度極快,約金星自轉速度 60 倍。
2016 年 8 月,日本破曉號(Akatsuki)金星探測器近紅外線相機在金星赤道拍到超磅礴壯闊畫面——長達 6,000 公里的巨型弓狀雲波(看起來像巨大微笑)清晰可見,日復一日橫掃整個金星,它顯然不是普通雲,而是更強烈的大氣擾動,但科學家仍困惑多年:什麼力量能推動這麼大的雲波?
現在,包括東京大學在內的研究團隊揭開其神秘起源:由全太陽系已知最大規模的水躍造成。
水躍(hydraulic jump)是一種常見水力學現象,指高速液體流進低速區域後突然減速、從淺而快狀態轉變為深而慢狀態,部份液體動能轉換為位能,一些能量因紊流以熱的方式耗散。
在金星上,當一道向東移動的大氣波在中低雲層突然變得不穩定,水躍現象便會發生。隨著風速驟降形成強烈局部上升氣流,硫酸蒸氣被推升至高層大氣凝結成雲,拖曳於波後方,形成可以環繞整個星球的壯觀雲牆。
日本東京大學天文學家 Takeshi Imamura 解釋,金星有三個不同雲層,下部、中部雲層動態至今不清楚,但水躍現象能連結大尺度水平現象(如大氣波)與強局部垂直現象(如劇烈上升氣流),有別於過去流體動力學模型分開預測,該過程還有助維持金星大氣層的超級自轉。
研究人員表示,這道背後物理機制也可能發生在其他天體,某些情況下,火星大氣層也可能具備水躍合適條件,建立更準確大氣條件模型能幫助改善未來火星任務。
新論文發表在《Geophysical Research: Planets》期刊。
(首圖僅為示意圖,來源:AI 生成)