Венерианский год короче ее собственных суток — и это лишь первая из череды странностей, которые делают планету уникальной среди соседей по земной группе. Путь вокруг Солнца занимает у Венеры 224,7 земных суток, тогда как полный оборот вокруг оси относительно далеких звезд — примерно 243. При этом вращается она в сторону, противоположную орбитальному движению: если смотреть на Солнечную систему с северного полюса эклиптики, все планеты обращаются вокруг звезды против часовой стрелки, а Венера поворачивается по часовой.
Такое движение называют ретроградным. Среди планет земной группы — Меркурия, Земли и Марса — это исключительная особенность Венеры, хотя во внешней части системы похожим поведением отличается Уран с его сильно наклоненной осью. Из-за обратного вращения Солнце на Венере перемещалось бы по небу с запада на восток, но увидеть это невозможно: поверхность планеты наглухо скрыта плотными облаками. Солнечные сутки здесь длятся около 116,75 земного дня, так что парадокс «сутки длиннее года» относится именно к обороту относительно звезд.
Разобраться в том, как планета пришла к такому состоянию, непросто. Атмосфера столетиями мешала астрономам определить даже скорость вращения: в телескоп виден лишь однородный светлый диск. Надежные измерения появились только в начале 1960-х с развитием радиолокации — радиосигнал проходил сквозь облака, а по доплеровскому сдвигу отражения от поверхности удалось вычислить направление и период вращения. Позже данные уточнил аппарат «Магеллан», который в 1990–1994 годах составил почти глобальную карту рельефа и позволил отслеживать движение отдельных деталей поверхности.
Современное состояние Венеры — результат длительной борьбы противоположно направленных сил. Солнечные приливы, деформирующие каменную оболочку планеты, стремятся замедлить ее вращение и привести к приливному захвату, при котором одна сторона всегда обращена к звезде. Для Венеры это означало бы прямое вращение с периодом около 224,7 суток. Но планета упорно вращается в обратную сторону, а значит, существует другой механизм, поддерживающий это состояние.
Им оказалась сама атмосфера — невероятно массивная, с давлением у поверхности около 92 атмосфер и содержанием углекислого газа почти 96,5 %. Солнечный нагрев дневной стороны создает в газовой оболочке глобальные волны давления, смещенные относительно направления на звезду. Притяжение Солнца действует на эти неоднородности и порождает крутящий момент, способный противодействовать приливам в твердом теле. Через трение и взаимодействие потоков с рельефом атмосфера передает момент поверхности, хотя и не раскручивает ее по принципу турбины — угловой момент перераспределяется внутри всей системы.
Верхние слои атмосферы обходят планету примерно за четыре земных дня — это явление называют суперротацией. Оно наглядно демонстрирует, насколько активно газовая оболочка переносит энергию, но не означает, что твердая поверхность движется с той же скоростью.
Одно из популярных объяснений ретроградного вращения — гигантское столкновение в молодой Солнечной системе. Достаточно массивное тело действительно могло развернуть планету, однако такая катастрофа не объясняет современный период: после удара солнечные приливы продолжали бы действовать миллиарды лет. Следов конкретного столкновения на Венере не найдено, а геологическая летопись ранних эпох стерта вулканической и тектонической активностью.
Более элегантный сценарий предполагает плавный разворот без внешнего вмешательства. Молодая Венера могла вращаться в прямом направлении с тонкой атмосферой. Приливы постепенно замедляли ее, а по мере выделения газов из недр тепловой атмосферный прилив усиливался. При достижении определенного порога система проходит через бифуркацию — устойчивое состояние разделяется на два режима. Попав на медленную ветвь, планета могла замедлиться до нуля и начать вращение в обратную сторону.
Окончательного ответа пока нет. Первоначальная скорость вращения неизвестна, плотность атмосферы в разные эпохи не установлена, а свойства мантии и ядра приходится оценивать косвенно. Радиолокационные измерения разных лет дают значения, расходящиеся на минуты, — возможно, вращение Венеры медленно меняется под влиянием атмосферной циркуляции. Длительные наблюдения позволят понять, находится ли планета в устойчивом равновесии. Для изучения экзопланет это имеет отдельное значение: плотная атмосфера способна определять не только климат, но и сами сутки — их продолжительность и направление.
По материалам: iXBT
