На первый взгляд, прогнозирование погоды на Венере – скучное или простое занятие, все зависит лишь от того, с какой стороны посмотреть. Широко известно, что климат на Венере – не подарок. На поверхности планеты можно поджариться при температуре около 430 градусов. Да и небеса не обещают ничего хорошего: плотная завеса кислотных облаков и приличное давление, превышающее земное в 90 раз. Даже если человек когда-нибудь соберется ступить на поверхность этой недружелюбной планеты, ему не стоит надеяться на оптимистический прогноз: ничего толком не изменится.

«Любые изменения в погоде на Венере заслуживают внимания, ведь у этой планеты так много свойств, поддерживающих погоду постоянной», – говорит Тим Ливенгуд, сотрудник Университета Мериленда.

«На Земле есть смена времен года, поскольку ее ось вращения наклонена к плоскости эклиптики под углом около 23 градусов. Это приводит к вариациям в освещенности каждой полусферы в течение года. Венера же наклонена так сильно, что она все время обращена одной стороной к Солнцу, с отклонением всего в три градуса. Так что сезонные явления пренебрежимо малы, – рассуждает Ливенгуд. – Кроме того, эксцентриситет орбиты Венеры меньше чем орбиты Земли, так что она более круговая. Это препятствует изменениям, связанным с удалением или приближением к Солнцу. Казалось бы, можно было ожидать заметного похолодания по ночам, тем более что вращение Венеры столь медленно, что ночь продолжается почти два земных месяца. Но толстая атмосфера и кислотные и серные облака действуют как отличное одеяло, тогда как сильные ветры усиливают конвекцию, так что тепло распределяется равномерно по всей поверхности. Наконец, почти вся вода, которую некогда имела Венера, давно улетела в космос, так что не стоит ожидать там штормов или ливней, столь характерных для Земли с ее активным испарением воды».

Однако с увеличением высоты погода становится интереснее. К такому выводу пришла команда ученых, включающая и Ливенгуда. Специалисты проанализировали старые данные. Они обнаружили странные вещи, которые творятся на высоте около 110 километров в холодных, свободных от кислотных облаков слоях атмосферы. В этих слоях, называемых мезосферой и термосферой, доступны инфракрасные телескопические наблюдения.

«Хотя воздух в приполярных регионах в этих атмосферных слоях в целом был холоднее, чем в экваториальных, появлялись измерения, в которых он был теплее, – говорит Теодор Костюк из Центра космических полетов имени Годдарда. – В Земной атмосфере иногда наблюдается явление, называемое ячейкой Хадли. Теплый экваториальный воздух поднимается в верхние слои атмосферы и перетекает в полярные регионы, где он охлаждается и снова опускается вниз. Поскольку в нижних слоях атмосферы давление выше, опускающийся воздух сжимается и нагревает верхние слои. На Венере мы наблюдаем обратный эффект. Кроме того, хотя температура поверхности в целом постоянна, мы наблюдали заметные колебания, до 30 градусов, в течение нескольких земных дней, в мезосфере и термосфере на низких широтах. Полярные области оказались более стабильны, но и там мы наблюдали колебания амплитудой в 15 градусов».

«Мезосфера и термосфера Венеры активны, – говорит Гвидо Соннабенд из Университета Кельна. – Ветра, возникающие в результате солнечного нагрева и широтные ветра могут «соревноваться», что и приводит к изменениям температуры в некоторых областях».

У вариаций температуры верхних слоев есть и другие объяснения. Например, турбулентность, возникающая в результате действия глобальных воздушных потоков, имеющих скорость более 300 километров час и перемещающихся на разных высотах, может привести к обмену теплым нижним и холодным верхним воздухом. Кроме того, у обоих полюсов наблюдаются мощные вихри. Они тоже могут приводить к турбулентности и изменению давления, что, в свою очередь, приводит к колебаниям температуры.

Поскольку изучались слои атмосферы, находящиеся над кислотными облаками, их освещенность может меняться при смене дня и ночи и при изменении широты. Эти слои даже могут быть чувствительны к изменению солнечной активности.

Изменения наблюдались временах порядка дней, недель или даже месяцев. Температуры, измеренные в 1991 и 1992 годах в целом выше, чем в 2009. В 2007 году в экваториальных областях температуры были больше, чем в 2009. Этих измерений недостаточно для составления полной картины изменений, но они ясно говорят о том, что необходимо проводить новые измерения.

«Кроме этих измерений, мы обнаружили слишком высокие температуры, не согласующиеся с признанными моделями атмосферы Венеры, – говорит Костюк. – Так что нам предстоит проделать немалую работу, улучшая модели».

Хотя Венера зачастую называется близнецом Земли из-за их практически одинакового размера, ее климат разительно отличается от земного. Лучшее его понимание даст ученым возможность проанализировать ее эволюцию и, сравнив с земной, понять, почему на нашей планете появилась жизнь, тогда как на Венере условия напоминают описания ада.

Измерения температуры и скорости ветра в верхних слоях атмосферы Венеры были основаны на инфракрасном излучении углекислого газа при их облучении солнечными лучами. Инфракрасный диапазон недоступен человеческому глазу и воспринимается нами как тепло, но ему не уйти от приборов, созданных человеком. На спектрометре легко можно различить пики интенсивности в инфракрасном диапазоне, при этом ширина пика говорит о температуре, тогда как ее сдвиг по частоте – о скорости ветра.

Основные измерения, проанализированные в работе, были сделаны в 1990 году инфракрасными телескопами в Мауна Кеа (NASAs Infrared Telescope Facility on Mauna Kea) и в 1991 году телескопом МакМата Национальной оптической астрономической обсерватории (National Optical Astronomy Observatory) в Китт Пик.