فينوس اكسبريس - النتائج الجديدة الجزء الأول

هناك ظواهر على الأرض تكون شدتها على كوكب الزهرة أعلى بكثير. واكتشفت المركبة الفضائية الأوروبية فينوس إكسبرس، التي توشك على إنهاء حياتها، الكثير منها

المركبة الفضائية الأوروبية Venus Express على وشك إنهاء حياتها قريبًا كنيزك في جو كوكب الزهرة بعد أن فقدت وكالة الفضاء الأوروبية السيطرة عليها بسبب نفاد الوقود.

عملت المركبة الفضائية لمدة ثماني سنوات ونصف، وقدمت العديد من الأفكار حول أقرب جار سماوي للأرض، والذي يتم التمييز ضد المريخ لسبب ما في عدد المهام المرسلة إليه. في هذه المراجعة المكونة من جزأين، سنعرض النتائج الرئيسية التي نتجت عن هذه السنوات الثماني من البحث.

انفجارات في الغلاف الجوي
أصبح من الواضح مؤخرًا أن الطقس في الفضاء (يوجد شيء من هذا القبيل) عند الحافة الخارجية للغلاف المغناطيسي للأرض له أيضًا آثار فيما يتعلق بما يحدث في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة. اتضح أن الانفجارات الضخمة التي لوحظت في الغلاف المغناطيسي للأرض، والتي تسمى شذوذات التدفق الساخن، لها تشابهات مع كوكب الزهرة أيضًا، إلا أنها كبيرة جدًا لدرجة أنها يمكن أن تغلف الكوكب بأكمله وتحدث عدة مرات في اليوم. والفرق بين الكوكبين هو أن كوكب الزهرة لا يمتلك غلافا مغناطيسيا يحميه من الرياح الشمسية. وكل ما يملكه هذا الكوكب هو الأيونوسفير لحمايته من هذه الظاهرة. يوجد على كوكب الزهرة توازن دقيق بين طبقة الأيونوسفير والرياح الشمسية (1).

الأيونوسفير
أظهرت الملاحظات التي أجرتها المركبة الفضائية بايونير فينوس في عام 1978 أن الغلاف الأيوني لكوكب الزهرة له حالتان. حالة واحدة حيث خطوط المجال المغناطيسي طويلة وحالة ثانية حيث لا توجد خطوط مجال مغناطيسي طويلة. يوجد في مكانها العديد من الهياكل المغناطيسية الصغيرة المعروفة باسم حبال التدفق. كشفت الملاحظات التي أجراها قطار فينوس إكسبرس في الفترة 2008-2009 عن حالة ثالثة مغناطيسية أيضًا، ولكن بحبال تدفق عملاقة. توجد في هذه الحالة مجالات مغناطيسية قوية يبلغ قطرها مئات الكيلومترات. ولم يتضح كيف تم تشكيلها (٢).

اكتشف الرائد فينوس ظاهرة غريبة للغاية. يوجد في المحيط الحيوي ثقب، وهي منطقة تكون كثافتها منخفضة جدًا مقارنة بمحيطها. لمدة 30 عامًا، لم يتم ملاحظة ظاهرة مماثلة حتى دخول المركبة الفضائية Venus Express إلى مدار حول كوكب الزهرة. يختلف مسار رحلة المركبة الفضائية حول الكوكب عن سابقتها. هو أطول. وتبين أن هذا الثقب الأسود لا يزال موجودا وأن هناك ثقوب أخرى، وإن كانت أكبر حجما، تصل إلى أعماق أكبر مما كان يعتقد وربما تكون أكثر شيوعا مما كان متوقعا. عندما رصد بايونير فينور الظاهرة كانت الشمس في أقصى حد لها (الحد الأقصى للطاقة الشمسية) وعندما رصدها فينوس إكسبرس كانت الشمس في الحد الأدنى (الحد الأدنى للطاقة الشمسية)، ولفهم الظاهرة يجب مراعاة طبيعة رد فعل كوكب الزهرة مع بيئته في الفضاء، حيث تكون الرياح الشمسية مهيمنة للغاية، ويمكن للمجالات المغناطيسية للشمس أن تؤثر على الجسيمات المشحونة والمجالات المغناطيسية الأخرى التي تصادفها في طريقها، والأرض محمية من هذا بمجالها المغناطيسي القوي، ولا يوجد لدى كوكب الزهرة مجال مغناطيسي، ولهذا السبب، عندما تصل الرياح الشمسية إلى كوكب الزهرة فإنها تتراكم في الغلاف الأيوني وتخلق طبقة مغناطيسية أرق وأضعف من طبقة الأرض المغناطيسية.

أدت ملاحظات فينوس إكسبرس إلى افتراض أن هذه ليست ثقوبًا، بل تكوينات أسطوانية طويلة من الضغط المنخفض تبدأ من الأرض وتصل إلى الفضاء. ويبدو أن هذه الهياكل المغناطيسية تتسبب في دفع الجزيئات المشحونة إلى الأعلى من الأرض مثل معجون الأسنان الذي يتم عصره من الأنبوب. وليس من الواضح ما هي طبيعة هذه الهياكل المغناطيسية وكيف تم إنشاؤها(3).

رياح الشمس
وسلطت القياسات التي أجرتها المركبة الفضائية الضوء على التفاعل بين الرياح الشمسية وكوكب الزهرة. وفي إحدى الملاحظات عندما كانت كثافة الرياح الشمسية منخفضة، كان الغلاف الأيوني لكوكب الزهرة ممدودًا باتجاه مجرى النهر، وبدا وكأنه ذيل طويل لمذنب. عادة ما تكون كثافة الرياح الشمسية 5-10 جسيمات لكل سم1999 بالقرب من مدار الأرض وأحيانا تختفي الرياح الشمسية كما حدث في مايو 2010. وقد تم قياس هذه الظاهرة غير العادية بالقرب من الأرض بقدر لا بأس به. كانت هناك فرص قليلة جدًا لاستكشاف هذا بالقرب من كوكب الزهرة. كانت هذه الفرصة النادرة يومي 0.1 و 0.2 أغسطس 50، بعد سلسلة من الكتل الكبيرة التي انبعثت من هالة الشمس. ولاحظت المركبة الفضائية الأمريكية STEREO-B أن كثافة الرياح الشمسية القريبة من الأرض تنخفض بشكل حاد إلى 150 جسيم في المتر المكعب وتظل كذلك لمدة يوم كامل. يمكن لـ Venus Express تتبع التفاعل بين الرياح الشمسية الرقيقة والغلاف الأيوني لكوكب الزهرة. وأظهرت أدوات المركبة الفضائية أن كثافة الرياح الشمسية بالقرب من كوكب الزهرة تنخفض إلى 300 جسيم لكل سنتيمتر مكعب. عندما يكون الضغط الديناميكي أقل بـ 4 مرة من الضغط الطبيعي. اتضح أن ذيل الغلاف الأيوني الليلي لم يعد موجودًا خلال هذه الفترة من الرياح الشمسية الرقيقة. أظهرت الملاحظات السابقة أن إمداد البلازما ليلاً يتم عن طريق حركة البلازما على طول الفاصل من جهة النهار من خلال انخفاضات ضغط البلازما. ويحدث التدفق نحو الجانب الليلي مع أيونات الأكسجين الموجبة على ارتفاع 2011-300 كم وسرعة التدفق عدة كيلومترات في الثانية. في 1500 أغسطس 0، توقف هذا النمط. وعندما مرت المركبة الفضائية خلف الفاصل على ارتفاعات تتراوح بين 4 - XNUMX، أظهرت الأجهزة أن بلازما +XNUMX (الأكسجين المتأين) كانت تتحرك بشكل أبطأ من المعتاد لهذه المنطقة (XNUMX).

معنويات
وأتاح الرصد بالأشعة فوق البنفسجية قياس الرياح القوية العديدة التي تحيط بكوكب الزهرة في أعلى السحب على ارتفاع 70 كيلومترا فوق سطح الأرض. أتاح التحليل المتعمق للرياح قياس التغيرات اليومية والطويلة المدى (فيما يتعلق بالزهرة)، والتغيرات بين دورة واحدة من الزهرة والدورة التالية، والتغيرات الدورية. وفي خطوط العرض المنخفضة تتحرك الرياح في اتجاه شرقي غربي وتبلغ سرعتها 338 كم/ساعة. إذا نظرت من القطب الشمالي فإن اتجاه الحركة هو في اتجاه عقارب الساعة وإذا نظرت من القطب الجنوبي فإن اتجاه الحركة هو عكس عقارب الساعة. وتصل الرياح نفسها التي ذكرناها إلى ذروتها عند دوائر العرض 40 – 50 جنوباً بسرعة 367 كم/ساعة. من خط عرض 50 درجة جنوبا. تنخفض سرعة الرياح بشكل حاد. وهذا يعني أن الرياح السحابية تستغرق خمسة أيام لتدور حول كوكب الزهرة عند خط الاستواء وثلاثة أيام عند خطوط العرض الوسطى. وتزداد سرعة الرياح في الكتلة الرئيسية لخطوط الطول من خط الاستواء إلى القطب تدريجياً من صفر كم/ساعة عند خط الاستواء إلى 36 كم/ساعة عند خط عرض 50 جنوباً. عند خطوط العرض العليا، تتناقص الرياح الطولية تدريجيًا وتصل إلى صفر كم/ساعة بالقرب من العين السريعة للدوامة القطبية.

وأظهرت القياسات تغيرات كبيرة في سرعة الرياح في جميع أنحاء حضن الزهرة. وعند خطوط العرض المنخفضة تزيد التغيرات في الكتلة الإقليمية الرئيسية إلى أكثر من 90 كيلومترا. يتوافق هذا التغيير مع التغيرات الجذرية في زمن دوران الغلاف الجوي من 3.9 يومًا إلى 5.3 يومًا. أثناء دوران الغلاف الجوي للزهرة. يتغير أيضًا خط عرض الرياح النفاثة بشكل كبير من 38 درجة جنوبًا إلى 57 درجة جنوبًا. وكان التغيير الأكثر دراماتيكية هو الزيادة المطردة في الكتلة الرئيسية للسحب في خطوط العرض المنخفضة على ارتفاعات من 300 كيلومتر إلى ما يقرب من 400 كيلومتر فوق سطح الأرض، في الفترة ما بين عامي 2006 و2013. لم يتم ملاحظة مثل هذا التغيير الدراماتيكي من قبل. تختلف سرعة الرياح على المدى القصير والطويل. يتضمن ذلك التغييرات المتعلقة بالتوقيت المحلي لليوم وارتفاع الشمس فوق الأفق.

لا توجد تفسيرات للتغيرات في سرعة الرياح حتى الآن. وتتراوح سرعة الرياح في بعض الأماكن عند خط الاستواء من 360 إلى 396 كم/ساعة إلى أقل من 180 كم/ساعة في المناطق القطبية، بينما في أماكن أخرى تكون سرعة الرياح ثابتة تقريبًا. حتى خط عرض 40 درجة مع وجود تيار نفاث بارز عند خط عرض 50 درجة جنوبًا. يمكن أن تصل الاختلافات في السرعات الملحوظة بين المدارات المتعاقبة للمركبة الفضائية في منطقة الرياح النفاثة إلى 100 كم/ساعة. وبين خط الاستواء وخط عرض 35 جنوبًا تتغير السرعة كل 4.8 يومًا تقريبًا، على غرار سرعة الدوران العالية عند خط الاستواء. يبدو أن هذه الدورة مرتبطة بالموجات الموجودة في الغلاف الجوي العلوي. هناك دليل على وجود تذبذب دوري أصغر يحدث كل عام على كوكب الزهرة، وتتغير سرعة الرياح المناطقية بشكل دوري بأكثر من 72 كم/ساعة كل 225 يومًا (5).

درجات الحرارة

درجة الحرارة على الأرض 450 درجة وسرعة الرياح 3-4 كم/ساعة وفي أعلى السحب درجة الحرارة 70 درجة تحت الصفر وسرعة الرياح 300-400 كم/ساعة. تشير التقديرات إلى أن هناك اتصالاً ضئيلاً بين الغلاف الجوي القريب من الأرض والطبقة الجوية العليا على ارتفاع 60-70 كم. وقد خلصت الملاحظات التي تم إجراؤها على مدى عقود إلى أن نوع الاتصال يشبه المحيط بين الغلاف الجوي السفلي وطبقة السحب فوقه. الغلاف الجوي السفلي يشبه سطح المحيط. توفر التموجات والتيارات الهوائية العديدة الموجودة في الجزء العلوي من السحب أدلة حول العمليات والتأثيرات المختلفة القادمة من الأسفل.

تم تقديم الأدلة المبكرة على الموجات الجوية الناتجة عن التيارات الهوائية فوق التكوينات الطبوغرافية الكبيرة في عام 1985 من خلال منطادين أطلقا إلى كوكب الزهرة بواسطة مركبتين فضائيتين روسيتين تم إطلاقهما على ارتفاع 54 كيلومترًا فوق سطح الأرض وتعرضا لهزات أرضية فوق المرتفعات الجنوبية لأفروديتا تيرا. قدمت المركبة الفضائية Venus Express دليلاً على الانتشار التصاعدي لموجات الجاذبية من الأرض نحو طبقة السحابة الرئيسية. ولا يمكن لهذه الموجات أن تتواجد إلا في جو طبقي ومستقر. ويمكن نقلها من الأسفل إلى الأعلى عن طريق تيارات الحمل الحراري أو عن طريق التيارات الأفقية التي تمر فوق عوائق مثل الجبل، وهي تشبه من حيث المبدأ خلق تموجات في قاع النهر عندما تمر فوق صخرة كبيرة (جلمود).
تكمن أهمية موجات الجاذبية في قدرتها على نقل الطاقة والزخم عن طريق الانتشار أفقيًا وعموديًا عبر الغلاف الجوي. وهذه ظاهرة شائعة في الطبقات العليا للكواكب الصخرية مثل الأرض. وأحيانا تكون على شكل قطارات موجية)) وهي سلسلة من الموجات تتحرك في نفس الاتجاه وتكون المسافة بين موجة وأخرى ثابتة مثل عربات القطار.
صدر تقرير عن هذه الموجات في الغلاف الجوي لكوكب الزهرة في نوفمبر 2012 عندما استخدم فريق بحث دولي جهاز الراديو الخاص بالمركبة الفضائية (تجربة علمية راديوية) للعثور على ملامح الغلاف الجوي على ارتفاعات 40-90 كم. تم عمل 500 ملف تعريف بين عامي 2006 ويوليو مع وصول المركبة الفضائية إلى كوكب الزهرة حتى عام 2011. وقد أتاحت هذه الدراسة حساب الاختلافات في الضغط الجوي ودرجات الحرارة على ارتفاعات مختلفة وفي أماكن مختلفة فوق الأرض. ومن خلال هذه القياسات للغلاف الجوي العلوي، من الممكن التعرف على الاعتماد المحتمل للتغيرات الرأسية الصغيرة في درجات الحرارة على الساعة المحلية وخط العرض والتعرف على التغيرات في درجات الحرارة الفردية وعلى الأطوال الموجية العمودية التي تتراوح من 1 إلى 4 كم وكبيرة جدًا. تم اكتشاف عدد من موجات الجاذبية. وتبين أنها شائعة جدًا في دوائر العرض 60 - 75 درجة وأكثر نشاطًا على جانب الجبال المحمية من الرياح في نصف الكرة الشمالي. وقد تم تأكيد هذه النتائج في دراسات أخرى للموجات التي لوحظت في قمم السحب. في الصور الملتقطة بكاميرات المراقبة المرئية. يتعرف هذا الجهاز على أربعة أنواع من الموجات، الموجات الطويلة والمتوسطة القصيرة والطويلة غير المنتظمة. أطولها يبلغ طولها مئات الكيلومترات. فهي ضيقة ويبلغ طول موجتها 7-17 كم. الأمواج المتوسطة لها جبهة غير منتظمة، يصل طولها إلى أكثر من 100 كيلومتر. والطول الموجي 8-21 كم. الموجات القصيرة: يبلغ عرض الموجات القصيرة عشرات الكيلومترات، وطولها مئات الكيلومترات، ويبلغ طول موجتها 3-16 كم. أصل الموجات غير المنتظمة هو الاضطرابات في السطح البيني بين الموجات. أحد الاستنتاجات التي توصلوا إليها هو أن التضاريس لها تأثير كبير على دوران الغلاف الجوي. وقد لوحظت هذه الظاهرة في نماذج مختلفة وهذه هي المرة الأولى التي يتم فيها رصد هذه الظاهرة عمليا (6).

מקורות
1. "انفجار طقس فضائي بحجم كوكب الزهرة" 20.2.2014
http://www.spacedaily.com/releases/2014/140220194027.html
2. "حالة جديدة من الغلاف الجوي لكوكب الزهرة" 27.12.2012/XNUMX/XNUMX
http://www.spacedaily.com/reports/A_New_State_Of_Venus_Atmosphere_999.html
3. "أبحاث ناسا تساعد في كشف أسرار الغلاف الجوي لكوكب الزهرة" 12.9.2014
http://www.spacedaily.com/reports/NASA_Research_Helps_Unravel_Mysteries_Of _The _Venusian_ Atmosphere_999.html
4. "ذيل الزهرة والرياح الشمسية الضعيفة" 1.2.2013
http://www.spacedaily.com/reports/The_Tail_Of_Venus_And_Weak_Solar_Wind_999.html
5. "الرياح الإعصارية الفائقة على كوكب الزهرة تزداد قوة" 18.6.2013
http://sci.esa.int/science -e/www/object.index.cfm?fobjecid=51937
6. "جبال الزهرة تخلق قطارات موجية" 13.1.2014
http://sci.esa.int/venus – express 53597- venus -mountains- create- wave -trains/