金星的天气预报


金星上的三种主要天气模式。研究人员认为,白天的向极环流和新发现的夜晚的赤道环流可能助长了金星表面的全行星超自转。CREDIT©2021 JAXA/Imamura等。

由于缺少阳光,很难成像,所以人们对金星夜间的天气知之甚少。

现在,研究人员发明了一种方法,利用金星轨道器赤月号上的红外传感器,首次揭示了我们最近邻居的夜间天气的细节。他们的分析方法也可以用来研究包括火星和气体巨星在内的其他行星。此外,通过他们的方法对金星天气的研究,可以让研究人员了解更多地球天气系统的机制。

地球和金星有很多共同之处。它们的大小和质量相似,都在被称为宜居带的相同轨道区域(被认为支持液态水,可能还有生命),它们都有固体表面,都有经历天气的狭窄大气层。因此,研究金星上的天气实际上也可以帮助研究人员更好地了解地球上的天气。为了做到这一点,研究人员需要在特定波长的红外光下日夜观察金星上的云团运动。然而,到目前为止,只有面向日光的天气是容易了解的。以前,一些有限的红外观测可能是夜间天气,但这些太有限,无法描绘出金星上的整体天气的清晰画面。

进入金星气候轨道器赤月号。它于2010年发射,是日本首个环绕另一颗行星运行的探测器。它的任务是使用各种机载仪器观测金星及其天气系统。赤月携带了一个不依赖太阳照明的红外成像仪。然而,即使这样也不能直接解决金星夜间的细节问题,但它确实为研究人员提供了间接观测所需的数据。

东京大学前沿科学研究生院的今村武(Takeshi Imamura)教授说:“直接图像中的小规模云模式很微弱,常常与背景噪声难以区分。”“为了看到细节,我们需要抑制噪音。在天文学和行星科学中,将图像组合在一起是很常见的,因为在一堆相似的图像中,真实的特征会很快隐藏噪音。然而,金星是一个特殊的例子,因为整个天气系统旋转非常快,所以我们必须补偿这种运动,称为超级旋转,以便突出有趣的构造供研究。研究生福屋喜一(Kiichi Fukuya)开发了一种技术来克服这一困难。”

超级自转是一种重要的气象现象,谢天谢地,我们在地球上没有这种现象。它是围绕地球赤道的整个天气系统中强烈的东西环流,它使我们在家里可能经历的任何极端风都相形见绌。Imamura和他的团队探索了维持这种超旋转的机制,并相信金星夜间天气的特征可能有助于解释这一现象。

“我们终于能够在夜间观测到南北风,也就是经向环流。令人惊讶的是,它们的活动方向与白天的活动相反,”今村说。“这种戏剧性的变化不可能不产生重大后果。这一观察可以帮助我们建立更精确的金星天气系统模型,有望解决有关金星天气和地球天气的一些长期悬而未决的问题。”

美国宇航局(NASA)最近宣布了两项新任务,用名为“达芬奇+”和“真理”的探测器探索金星,欧洲航天局(European space agency)也宣布了一项名为“昂科威”的新金星任务。结合赤木的观测能力,Imamura和他的团队希望他们很快就能探索金星的气候,不仅是现在的气候,还包括它的地质历史。

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期刊文章

福谷喜一、今村武、田口真、福原哲也、口山彻、堀内武、哈维尔·佩拉尔塔、二口正彦、山田武、佐藤高雄、山崎淳、Shin?ya Murakami, Takehiko saoh, Masahiro Takagi, Masato Nakamura,“揭示金星大气的夜间云顶环流”自然,DOI: 10.1038/s41586-021-03636-7

链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03636-7

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