Jakie odkrycia czekają Europejską Agencję Kosmiczną, gdy w 2005 roku w kierunku Wenus poleci sonda Venus Express? Dokładniejsze badania odsłonią tajemnice planety, która mimo kilku podobieństw jest zupełnym zaprzeczeniem naszej Ziemi.
Astronomowie często nazywają Wenus bliźniaczą siostrą Ziemi, ponieważ obie planety mają podobne rozmiary i masy. Jednak pod innymi względami Wenus okazuje się być zupełnie innym obiektem. Uczeni pragną spojrzeć z bliska na ten tajemniczy, zachmurzony świat. Po 150 dniach podróży Venus Express wykona serię manewrów, które wprowadzą go na okołowenusjańską orbitę przechodzącą ponad jej biegunami. Sonda będzie obiegać Wenus raz na 10-16 godzin. Co dane nam będzie zobaczyć?
Pierwszą z tajemnic do wyjaśnienia będą własności pola magnetycznego planety. Jest ono tak słabe, że cząstki wyrzucane ze Słońca w postaci wiatru słonecznego nie omijają Wenus tak, jak omijają Ziemię. Zamiast tego, nieustannie bombardują górną część atmosfery planety. Uczeni chcą dowiedzieć się dokładnie, w jaki sposób przebiega ten proces.
Sama atmosfera skrywa wiele tajemnic. Hakan Svedhem, uczony pracujący nad projektem sondy Venus Express, mówi: „Atmosfera Wenus jest unikatem w skali Układu Słonecznego, dlatego też ważne jest jej zrozumienie„. To co wiemy o ziemskiej atmosferze, niewiele pomoże nam w zrozumieniu gazowej otoczki sąsiedniej planety. W jaki sposób „ziemska bliźniaczka” może posiadać tak bardzo różną od naszej atmosferę? Gruba atmosfera powoduje powstanie efektu cieplarnianego. Czyni to Wenus cieplejszą niż wnętrze pieca. Efekt cieplarniany w tej skali jest wart tego, żeby lepiej mu się przyjrzeć. Inną tajemnicą jest ruch atmosfery. Około 60 kilometrów ponad powierzchnią wiatry przemieszczają chmury z prędkością ponad 400 kilometrów na godzinę. Atmosfera wiruje, a my nie wiemy w jaki sposób się to dzieje.
Zagadką jest również odwrotna rotacja planety. Kręci się ona odwrotnie niż Ziemia i inne planety (oprócz Urana, którego obrót jest równie dziwny). Obrót Wenus jest także dziwnie wolny. W czasie jednego jej obrotu wokół osi Ziemia obraca się około 250 razy! Komputerowe modele opisujące Wenus sugerują, że dawniej obracała się ona podobnie jak Ziemia, jednak jej ciężka atmosfera w jakiś sposób ją spowolniła.
Kiedy pomyślimy o jej powierzchni, pojawiają się kolejne zagadki. Czy wciąż są tam aktywne wulkany? Czy cała powierzchnia jest jednym elementem, czy też jest podzielona na płyty kontynentalne jak powierzchnia Ziemi? Wenus ma około 4 miliardów lat, jednak jej powierzchnia wygląda na około 500 milionów lat. Czy jej powierzchnia w jakiś sposób się przebudowała? W jaki?
Najbardziej być może fascynujący fenomen wenusjańskiej atmosfery znajduje się tuż ponad wspomnianą szybko wirującą warstwą. Około 80 kilometrów nad gruntem planety coś pochłania promieniowanie ultrafioletowe. Tego zjawiska dotąd nie wytłumaczono. Niektórzy uczeni sugerują, że znajdują się tam mikroorganizmy żywiące się kwasami i używające ultrafioletu do pewnego rodzaju fotosyntezy.
Venus Express będzie miał co badać.
Ayrton
Spowolnienie rotacji Wenus
> W czasie jednego jej obrotu wokół osi Ziemia obraca się
> około 250 razy! Komputerowe modele opisujące Wenus sugerują,
> że dawniej obracała się ona podobnie jak Ziemia, jednak jej
> ciężka atmosfera w jakiś sposób ją spowolniła.
Hmmm… Ciekawe jak ją atmosfera mogła spowolnić? Gdzie się podział moment pędu?
Groszek
Moment pędu… — … myślę, że został zamieniony w ciepło i wypromieniowany w kosmos…
(swoją drogę, jestem ciekaw jak bardzo wydajny jest taki proces???)
Ayrton
Nie można wypromieniować momentu pędu.
> … myślę, że został zamieniony w ciepło i wypromieniowany w
> kosmos…
Nie! W ciepło możesz zmienić energię ruchu obrotowego, ale momentu pędu nie zmienisz w ciepło 😛 Dlatego pojęcie momentu pędu jest takie ważne a i wygodne niekiedy.
Rafał Szulc
Wirowanie i spadanie… — Decydujące znaczenie ma tu fakt, że planeta owa obraca się w przeciwnym kierunku niż „porządne” ciała naszego układu. Sprowokowało to nawet falę przypuszczeń, iż mogła ona, a przynajmniej jej znaczny zalążek, powstać poza układem słonecznym, i energię swego „spinu” przynieść ze sobą. Oprócz hipotezy „wychwytu” była też wersja „zderzeniowa” tłumacząca jej nietypowe wirowanie.
Na planetę, tworzącą się z materii, obiegającej gwiazdę centralną w postaci dysku – spływają strugi zarówno z „wyższej” jak i z części dysku położonej niżej niż jej orbita, czyli bliżej słońca. Owa materia obiega gwiazdę po orbitach (średnio rzecz ujmując) keplerowskich, więc prędkości obrotów tych warstw (niższej i wyższej), a dokładniej: ich różnice – rzutują dość jednoznacznie na „wewnętrzny” moment pędu powstałej planety. Wewnętrzny, czyli związany z jej dobowym obrotem, w odróżnieniu od orbitalnego m~ p~ .
Jeśli zalążek Wenus obracał się pierwotnie znacznie szybciej, wirując „w złą stronę”, zaś opadająca na niego materia przynosiła ze sobą moment pędu skierowany „prawidłowo”, czyli przeciwnie do jej obrotów, to w miarę wzrostu masy następowało spowalnianie planetarnego bąka.
Trzeba dodać, że faktycznie – towarzyszyłoby temu wzmożone wydzielanie ciepła, co rzutować może na dzisiejszą temperaturę całości… A może nawet mieć wpływ na zawartość pierwiastków bardziej lotnych, kto wie?
Tym niemniej trudno tu raczej mówić o tym, że moment pędu został „wypromieniowany” – miałoby to miejsce wtedy, gdyby za ów proces odpowiadało, bo ja wiem? pole magnetyczne? Oddziaływania elektryczne ze Słońcem? Jakieś tajemnicze, bardzo częste zmiany biegunów magnetycznych?
Ayrton
Spadanie vs. spowalnianie przez atmosferę — OK, takie spowolnienie obrotu – przez opadanie „hamującej” materii – jest do przyjęcia. Ale w newsie jest wyraźnie napisane „ciężka atmosfera w jakiś sposób ją spowolniła”. I tego się czepiam 🙂
Rafał Szulc
Masz rację ! — – bowiem sformułowanie, faktycznie – nie jest najszczęśliwiej dobrane, jest więc się czego przyczepić. Inna rzecz, iż badacze starają się najwyraźniej po prostu wypowiadać dość ostrożnie: „atmosfera w jakiś sposób ją spowolniła…” – co wcale nie znaczy, iż brak im pomysłów co do tego, w jaki. Jednak pomimo „wyważonego” budowania określeń – gdzieś tu się trochę zakałapućkali w opisie, który miał być zapewne jakimś kompromisem, pomiędzy tym co wiadomo „na pewno”, tym co „da się wykazać” oraz tezami „bardziej ryzykownymi”. Bo z jednej strony piszą, że Wenus „obracała się tak samo jak Ziemia” – co przecież przywodzi na myśl, że i z tym samym zwrotem – a potem jest mowa o „spowolnieniu obrotów”. A przecież samo spowalnianie nie może doprowadzić do… zmiany ich kierunku!
Tym niemniej – jest to zapewne tylko błąd w opisie, a nie jakaś „naukowa bzdura”.
Na marginesie tego zagadnienia warto poruszyć pewną sprawę zbliżoną : ludzi dość często zawodzi intuicja, jeśli chodzi o to, jak rozkłada się prędkość kątowa dla takich układów, jak wirująca planeta, zawieszona w próżni (no – niemal próżni). Jakoś tak odruchowo się oczekuje, iż luźniej związane z planetą masy atmosfery – powinny obracać się wolniej, niż ona sama. Nieco na podobieństwo tego, co obserwujemy w szklance kakao, którą energicznie zamieszaliśmy łyżką, zaś smugi jasnego mleka, przemieszane z ciemniejszą czekoladą – tworzą charakterystyczną spiralę, bowiem kolejne warstwy mają nieco inną prędkość kątową podczas obiegania środka układu.
Otóż w przypadku planet najczęściej intuicja podpowiada, że najszybciej wiruje część „twarda”, zaś atmosfera – wolniej. Tak, jakby ulegała jakiemuś tarciu, w zetknięciu z nieruchomymi „ściankami” – a przecież nie jest obudowana żadnym naczyniem!
Co więcej – ponieważ części centralne planety formowały się „wcześniej” – czyli przy jej nieco mniejszej masie, mniejszym polu grawitacyjnym, to i spadająca w tym etapie materia – miała nieco mniejszą prędkość. Zaś w miarę rozbudowy planetozymala – masa całości rosła, dlatego możliwe było ściągania materii z dalszych okolic, przy większych prędkościach jaką owa materia przynosiła ze sobą.
Oczywiście od najbardziej zewnętrznych warstw atmosfery, aż do samego jądra planety – następuje transfer ruchu wirowego za pośrednictwem tarcia, poprzez kolejne, stykające się ze sobą warstwy, co powinno, po dostatecznie długim czasie, prowadzić do wyrównywania się ich prędkości kątowej. Do tego dochodzą jeszcze wszelkie ruchy pionowe, prądy wstępujące i zstępujące, konwekcja, turbulencje, etc.
Lecz jeśli na planetę (lub inny, podobny układ, np. formującą się gwiazdę) wciąż dopływa świeża materia, obdarzona znaczną prędkością, wnosząc pewien sumaryczny moment pędu, o stałym zwrocie – to związaną z tym rotację przechwytują w największym stopniu – właśnie zewnętrzne warstwy atmosfery. Dlatego też mają prawo wirować – nieco szybciej…
Natomiast gdy zaczyna się proces znaczącego kurczenia jądra, zgniatanego pod wpływem ciśnienia, generowanego przez rosnącą grawitację, gdy owo jądro silnie zmniejsza swe rozmiary – to i jego prędkość obrotowa ulegnie zmianie, musi bowiem rosnąć, zgodnie z zasadą zachowania momentu pędu.
Piszę o tym „zgniataniu” w pewnym powiązaniu z własnym postem pt. Gwiezdna puchlina… w wątku http://forum.astronet.pl/index.cgi?324 Ale… to już całkiem inna bajka!