Pod terminem „skok hydrauliczny” badacze rozumieją gwałtowne spowolnienie płynu (gazu lub cieczy), zmieniające go z płytkiego i szybkiego w głęboki i wolny.

W 2016 roku japońska sonda Akatsuki, krążąca wokół Wenus, pokazała olbrzymią falę atmosferyczną, która wielokrotnie przebiega przez równik planety. Wiadomo było więc, że takie zjawisko zachodzi, ale długo pozostawało ono niewyjaśnione. Najnowsze badania znalazły przyczynę – największy „skok hydrauliczny” w Układzie Słonecznym.

Skok hydrauliczny możemy zobaczyć w akcji w życiu codziennym w zlewie kuchennym. Gdy woda płynie z kranu do zlewu, najpierw jest szybka i płytka, ale nagle zwalnia i staje się głębsza, rozlewając się po całym wnętrzu. Zjawisko to opisał już Leonardo da Vinci na początku XVI wieku, a pierwsze eksperymenty prowadzono w XIX wieku.

Na Wenus skok hydrauliczny następuje, gdy fala atmosferyczna poruszająca się na wschód w dolnym i środkowym rejonie chmur, znana jako fala Kelvina, nagle staje się niestabilna. Z perspektywy fali atmosferycznej gwałtownie spada prędkość wiatru, a potem powstaje silny prąd wstępujący, który unosi opary kwasu siarkowego wyżej w atmosferę. Krople ulegają kondensacji, powstają chmury, które tworzą potężny front fali poruszający się wokół planety.

Skok hydrauliczny zasymulowano przy pomocy modelu dynamiki płynów, który na podstawie analizy numerycznej oblicza przepływ gazu lub cieczy. Z kolei do powstawania chmur zastosowano mikrofizyczny model pudełkowy, który śledzi zachowanie przykładowego fragmentu powietrza podczas jego ruchu w atmosferze.

Okazało się, że oprócz prześledzenia samego zaburzenia chmur, odkryto, iż proces ten pomaga w utrzymaniu superrotacji na Wenus. Superrotacja jest istotną cechą chmur na Wenus. Poruszają się one około 60 razy szybciej niż obrót planety dookoła swojej osi. Superrotacja zachodzi też na Marsie, Słońcu i w górnych warstwach atmosfery Ziemi.

Jak wskazują naukowcy, wcześniej używano modelu globalnej cyrkulacji na Wenus, podobnego do ziemskiego, ale model ten nie uwzględnia skoku hydraulicznego. Badacze planują przetestować odkrycie przy pomocy modelu klimatycznego, który uwzględni więcej procesów atmosferycznych. Potrzebna do tego będzie jednak olbrzyma moc obliczeniowa, będąca wyzwaniem nawet dla najmocniejszych obecnych superkomputerów.

Odkrycie opisano w artykule, który ukazał się w „Journal of Geophysical Research: Planets”. Pierwszym autorem publikacji jest Takeshi Imamura z Uniwersytetu Tokijskiego. (PAP)

cza/ agt/