Sunday, August 11, 2013

ვენერის "ზექარიშხლები" კიდევ უფრო ძლიერდებიან!

სურათზე, ცრუ ფერებში, ნაჩვენებია ვენერის ღრუბლების გამოსახულება. ის მიღებულია ვენუს ექსპრესის (Venus Express) მისიის, VMC ვენერას სათვალთვალო კამერის საშუალებით. სურათი გადაღებულია 2011 წლის 8 დეკემბერს, 30000კმ სიმაღლიდან.
VMC -Venus Monitoring Camera (ვენერას სათვალთვალო კამერა) დააპროექტა და ააგო, მზის სისტემის შემსწავლელმა, გერმანულმა კონსორციუმმა, მაქს პლანკის ინსტიტუტის ხელმძღვანელობით(Max-Planck Institute for Solar System Research in Katlenburg-Lindau).
მომწოდებელი: ESA (ევროპული კოსმოსური სააგენტო)


მზიდან დაშორების მიხედვით მეორე პლანეტა - ვენერა - დედამიწასთან ყველაზე ახლოს მდებარეობს, რის გამოც ის შედარებით უფრო მარტივი კვლევის ობიექტია. ამის მიუხედავად მისი ბევრი თავისებურება კვლავაც წარმოადგენს საიდუმლოებას. მაგ: ვენერის ატმოსფეროს უაღრესად სწრაფი ბრუნვა, რომლის გამოც, მაღალ სიმაღლეზე მქროლავი ქარები, სულ რაღაც 4 დღში არტყავენ სრულ წრეს, პლანეტას გარშემო.

ESA-ს (ევრობული კოსმოსური სააგენტოს) მისია ვენუს ექსპრესმა (Venus Express) აღმოაჩინა, რომ ვენერის ისედაც სწრაფი ქარები სიჩქარე კიდევ უფრო იზრდება. დედამიწის ზომების სადარ პლანეტა ვენერას, აქვს უაღრესად მკვრივი, ნახშირ-ორჟანგით მდიდარი, ატმოსფერო. პლანეტის ზედაპირი მთლიანად არის დამალული მოყვითალო ღრუბლების საბნის მიღმა. ღრუბლებში არსებულ ზოლებს და ინდივიდუალურ უბნებს, მხოლოდ ულტრაიისფერ და შედარებით ვიწრო ინფრაწითელ დიაპაზონში დაგკვირვება ავლენს.

კვლავაც დაუდგენელია რა მიზეზით შთანთქავს ვენერის რღუბელი  ულტრაიისფერ (UV - UltraViolet)გამოსხივებას, მაგრამ ამ მოვლენის წყალობით შესაძლებელია ღრუბლების გარჩევადი თავისებურებებზე თვალყურის მიდევნება. ღრუბლების დეტალებზე დაკვირვებით ჩვენ გვაქვს საშუალება ვენერის იმ "ზექარიშხალის" ძალა გავზომოთ, რომლებიც ღრუბლების თავზე ქრიან, პლანეტის გადამწყვარი ვულკანური ზედაპირიდან 70კმ სიმაღლეზე.

ზედაპირიდან და კოსმოური სადგურებიდან, რამოდენიმე ათწლეული დაკვირვებების მიუხედავად რამოდენიმე შეკითხვა კვლავაც პასუხ გაუცემელია:
რა იწვევს ვენერის ატმოსფეროს ასეთ სწრაფ ბრუნვას?
პლანეტის მაღალი ქარები 50 ჯერ უფრო სწრაფად ბრუნავენ ვიდრე პლანეტის ზედაპირი (ვენერის თავისი ღერძის გარშმო ბრუნვის პერიოდია 243 დედამიწის დღე).
როგორ იცვლებიან ვენერის ქარები გრძედის და განედის მიხედვით?
როგორ იცვლებიან ქარები დროის მიხედვით?

ზოგიერთ კითხვაზე პასუხის გაცემას ცდილობენ, Venus Express-ის ბორტზე მყოფი ხელსაწყოები. ასეთიაVMC (Venus Monitoring Camera - ვენერის სათვალთვალო კამერა), რომელიც პლანეტის ატმოსფეროს აი უკვე 10 ვენერის წელიწადი აკვირდება - რაც 6 დედამიწის წელიწადისექვივალენტურია.

VMC მუშაობის პრინციპი შემდეგია: ის იღებს ვენერის მყისიერ სურათებს, ულტრაიისფერ და ახლო ინფრაწითელ დიაპაზონში. ფართო სპექტრში ერთდროული დაკვირვება, ღრუბლების დეტალების თვალყურის დევნების საშუალებას იძლევა. შედეგად შესაძლეველია გამოვიანგარიშოთ ქარის მონაცემები. ეს ხერხდება ორ სხვა და სხვა დონეზე: ზედაპირიდან მიახლოები 70კმ-ზე და 60კმ-ზე.

ვენუს ექსპრესი პლანეტას დაყვება 24სთ-იან ორბიტაზე. ორბიტა გაწელილია. ვენერის ჩრდილო პოლუსის თავზე, ზედაპირიდან ორბიტის დაშორება არის 250კმ, ხოლო სამხრეთ პოლუსის თავზე ზედაპირის დაშორება შეადგენს 66 000 კმ. ამგვარი, უაღრესად გაწელილი, ორბიტა საშუალებას იძლევა კარგი ხედვის პირობები შექმნას სამხრეთის ნახევარსფეროს, ერთდროული სრული დაკვირვებისთვის. ამავდროულად შესაძლებელია, ჩრდილო ნახევარსფეროში მდებარე უბნების მცირე მასშტაბიანი სურათების გადაღება, თანაც მაღალი გარჩევის უნარიანობით.

VMC ამ ფაქტორების ერთობლიობა ნიშნავს, რომ პირველად ისტორიაში, გამოსახულებების საშუალებით,
შეგვიძლია შევისწავლოთ, ღრუბლებში არსებული ქარების შრეები. შევისწავლოთ ისინი, როგორც მაღალი სივრცითი, ისევე მარალი ტემპერატურული გარჩევისუნარიანობით, 5 წელიწადზე უფრო ხანგძლივ დროით მასშტაბზე.

VMC მონაცემებზე დარყრდნობით, ვენერის ღრუბლების მოძრაობის და ქარის ანალიზი განახორციელა ორმა დამოუკიდებელმა ჯგუფმა: რუსულ ჯგუფს ხელმღვანელობდა  ხატუნცევი (Khatuntsev et al.)  ხოლო იაპონურ ჯგუფს კოუიამა (Kouyama et al.). VMC-ის მოწოდებულ გამოსახულებებზე,ღრუბლების დეტალების გულმოდგინე შესწავლით და ანალიზით, იმის ნახვით თუ როგორ მოძრაობენ ეს დეტალები და როგორ იცვლება გამოსახულება კადრიდან კადრამდე, ორმა ჯგუფმა შეძლო პლანეტის ცირკულაციის ახალი კანონზომიერების გამოვლენა.

ვენუს ექსპრესის (Venus Express) გამოსახულებებზე გამოვლენილი და ასახული ღრუბლების დეტალები. ისი გამოიყენეს ქარის სიჩქარის გასაზომად. კვლევა მოიცავდა რამოდენიმე ასეულ ათას, ღრუბლის დეტალზე, გრძელვაიან დაკვირვებას. ანალიზის მაგალითი, სურათზე გამოსახულია ისრების და ოვალების საშუალებით. დადგინდა რომ დაკვირვების პირველი 6 წლის განმავლობაში, ვენერაზე ქარის საშუალო სიჩქარე, უხეში შეფასებით, გაიზარდა 300კმ/სთ-დან 400კმ/სთ-მდე.

დაკვირვებულ იქნა ქარის, როგორც დღიური და წლიური ცვლილებები, ისევე გაუკვეველი მიზეზით გამოწვეული ვარიაციები. მოცემულ ფოტოზე ასახულია, 2008 წლის, 27 ოქტომბერს, კოსმოსური ხომალდის ორბიტაზე მოძრეობისას გადაღბული თანმიმდევრული სურათები. ისრეები და ოვალები ზოგ შემთხვევაში შეფერადებულია იმისთვის, რომ უფრო მკაფიოდ ჩანდნენ ღია ფონზე.
მომწოდებელი: Copyright: Fig. 3 from Khatuntsev et al., Cloud level winds from the Venus Express Monitoring Camera imaging, Icarus (2013); doi: 10.1016/j.icarus.2013.05.018

"ჩვენ, ხელით გავაანალიზეთ ორბიტაზე 127 მიმოსვლის განმავლობაში მიღებული გამოსახულებები და
ციფრული კორელაციური მეთოდით დავამუშავეთ 600 მიმოსვლისას გადაღებული ფოტოგრაფია" ამბობსიგორ ხატუნცევი (Igor Khatuntsev), მოსკოვის კოსმოსური კვლევების ინსტიტუტის თანამშრომელი და ჟურნალ იკარუსში (Icarus) გამოქვეყნებული კვლევის ხელმძრავნელი. "45 000 დეტალისვიზუალურ ცვლილებას თვალს ადევნებდა ადამიანი, ხოლო 350 000-ზე მეტ დეტალს დააკვირდა ავტომატური კომპიუტერული პროგრამა."

ღრუბლების სიჩქარის გაზომვის, "ხელით" დაკვირვების მეთოდი მდგომარეობს შემდგომში: სხვა და სხვა დროს გადაღებულ გამოსახულებებში, ღუბლის მაღალ-კონტრასტულ დეტალებს, უშუალოდ ადამიანები აკვირდებიან. ეს გზა, ციფრულ მეთოდთან შედარებით, იძლევა ღრუბლების ნიმუშების უფრო სანდო ამოცნობის საშუალებას, განსაკუთრებით საშუალო და მაღალ განედებზე, სადაც ღრუბლებს აქვთ ტენდენცია იყონ დასერილები ზოლებით ან სადაც ღრუბლები უფრო ნაკლებად კონტრასტულები არიან. მეთოდის პრობლემა ის არის, რომ ძალიან ბევრ დროს მოითხოვს.

მეორეს მხრივ, ციფრული თვალყურის დევნის მეთოდი (digital tracking technique), საშუალებას იძლევა გამოსახულების დამუშავება სტაბილურ ნაკადად ვაქციოთ და 10-ჯერ უფრო დიდი რაოდენობის ქარის ვექტორი ვაწარმოოთ, ვიდრე "ხელითი" მეთოდით.

ორივე მეთოდი კარგ თანხვედრაშია დაბალ განედებზე (

იაპონურ-შვედური ჯგუფი ეყრდნობოდა ღრუბლის თვალდევნის მხოლოდ ავტომატურ მეთოდს, რომელიც თვითონვე შეიმუშავეს. მათ ამოცანას წარმოადგენდა ანალიზის საშუალებით გაეგოთ 1 სთ ინტერვალით დაშორებული სურათებზე ასახული ღრუნლის მოძრაობა, 55°S - 70°S (S - South ანუსამხრეთ) განეტებზე. გამოიყენებოდა სპეციალურად შექმნილი მათემატიკური ალგორითმმა, რათა შემცირებულიყო გამოსახულების ანალიზის დროს დაშვებული შეცდომების რიცხვი. ჯგუფის ანალიზი გამოქვეყნდა გეოფიზიკური კვლევის ჟურნალში (Journal of Geophysical Research).


ვიდეო შეგიძლიათ იხილოთ:

ვიდეოზე ასახულია როგორ ჩანს ვენერის ღრუბლები, ვენუს ექსპრესის მისიის ორბიტაზე მოძრაობისას. ხელმარჯვნივ ჩანს ვენუს ექსპრესის ორბიტალური მდგომარეობა. ორბიტის უდიდესი დაშორება სამხრეთ პოლუსის თავზეა და შეადგენს 66000კმ. ჩრდილო პოლუსის თავზე ორბიტა მაქსიმალურად უახლოვდება ვენერის ზედაპირს, დაშორება შეადგენს 250კმ.
ვიდეო მასალა გადაიღებულია ვენუს ქსპრესის VMC სათვალთვალო კამერის საშუალებით, 2012 წელის, 7-8 იანვარს. რეალური სურათი შავთეთრია, ცრუ-ფერები დატანილია იმისთვის რომ კონტრასტული დეტალები უკეთესად გამოჩნეს.

მომწოდებელიESA (The European Space Agency).



ცვალებადი ქარები

დეტალური ანალიზი საშუალებას იძლევა დავადგინოთ ატმოსფეროს საშუალო ცირკულაციის გრძელვადიანი და მოკლევადიანი (დღიური) ტენდენციები, რომლებიც ვლინდება ვენუს ექსპრესის ორბიტაზე მოძრაობისას, მიმოქცევიდან მიმოქცევამდე. დაკვირვების ქვეშ მოიქცა ქარებში არსებული პერიოდული ცვლილებები.

დაბალ განადებზე და საშუალო სარტყელში (აღმოსავლეთ-დასავლეთ) არსებული ქარების სიჩქარეა 94 მ/წმ (338კმ/სთ). ქაები ქრიან საპირისპირო მიმართულებით.

საპირისპირო მიმართულებით ბრუნვაში იგულისხმება შემდეგი გაქტი:
ვენერის ატმოსფერო და ზედაპირი, სხვა პლანეტებისგან განსხვაბული მიმართულებით ბრუნავს. ჩრდილო პოლუსიდან რომ შევხედოთ, პლანეტა იბრუნებს საათის ისრის მიმართულებით.

ზონური ქარების სიჩქარე მაქსიმუმს აღწევს 40-50°S (სამხრეთ განედი) საშუალო განედებზე ჭავლური დინების სიჩქარის მიახლოებითი მნიშვნელობაა 102 მ/წმ (367კმ/სთ).

50°S-დან პოლუსისკენ გადასვლისას ზონური (განედის გასწვრივი) ქარების სიჩარე მკვეთრად მცირდება. ანუ ღრუბელ-ზედა ქარები, პლანეტის ეკვატორს გარშემო შემოვლას5 დღესმოანდომებენ, მაშინ როცა საშუალო განედებზე იგივესთვის 3 დღე დასჭირდებათ.

საშუალო მერიდიანული ქარები (ეკვატორიდან პოლუსისკენ), თანაბრად ძლიერდებიან ეკვატორთან 50°S განედამდე, შესაბამისად 0მ/წმ-დან 10მ/წმ-მდე (36კმ/სთ). უფრო მაღალ განედებზე მერიდიანული ქარების ქროლვა სტაბილურად მცირდება და ნოლს აღწევს, პლანეტის პოლუსის თავზე არსებული გლობალური გრიგალის სიახლოვეს (ვენერის პოლუსის თავზე მდებარეობს სწრაფად მოძრავ ქარიშხალის თვალი).

VMC-ს საშუალებით მიღებულ ქარის პროფილებში გამოვლინდა ძლიერი განსხვავებიბი, ორბიტაზე მოძრაობისას მიმოქცევიდან მიმოქცევამდე. დაბალ განედებზე ქარების ზონური სიჩქარის ცვილება ზოგჯერ აღწევს 25მ/წმ-ს (90კმ/სთ), რაც უშუალოდ იწვევს პლანეტის ატმოსფეროს ციკულაციის უაღრესად დიდ ცვლილებას 3,9 დღიდან - 5,3 დღემდე. მაღალი სიჩქარის მქონე ჭავლის მდებარეობაც საკმაოდ მნიშვნელოვნად შეიძლება იცვლებოდეს (38°S-დან 57°S-ის განედების ფარგლებში).

შესაძლებლოა, ყველაზე მნიშვნელოვან აღმოჩნას წამოადგენდეს, დაბალი განედების სიახლოვეს გამოვლენილი, ღრუბელ-ზედა შრეების საშუალო სიჩქარის გრძელვადიანი ზრდა. 2006-2013 წლისპერიოდში, მოხდა ამ ქარების სიჩქარის გაზრდა 300კმ/სთ-დან 400კმ/სთ-მდე (80-110მ/წმ).

"ეს უჩვეულო ზრდაა ისედაც სრაფად მბრუნავი ატმოსფეროსთვის" ამბობს იგორ ხატუნცევი."ამგვარი დიდი ცვლილება, ვენერაზე არასდროს ყოფილა დაკვირვებული, და ჩვენ მთლად კარგად არ გვესმის თუ რასთან უნდა იყოს დაკავშირებული ეს ცვლილება".

ორივე პუბლიკაციამ აჩვენა რომ ქარის სიჩქარე განიცდის როგორც გრძელვადიანი, ისევე მოკლევადიანიოსცილაციებს (პერიოდულ ცვლილებებს). რეგულარული ცვლილებების ნაწილი აიხსნება ლოკალური, დღე-ღამური, დროის ცვლილებით; ნაწილის ასახსნელად საჭიროა გავითვალისწინოთ თუ რა სიმაღლეზე იმყოფება მზე ჰორიზონტის მიმართ.

ქარის სიჩქარის სხვა ცვლილებები უფრო რთული ასახსნელია:
ზოგიერთი დაკვირვების თანახმად, ზონური (განედის გასწვრივი) ქარები თანაბრად ნელდებიანეკვატორთან არსებული 100-110მ/წმ სიჩქარიდან, პოლარულ რეგიონებში 50მ/წმ და უფრო დაბალ სიჩქარეებამდე.
სხვა დაკვირვებებით სიჩქარე თითქმის უცვლელია 40°S განედის ჩათვლით, და აქვს თვალში საცემი ჭავლი 50°S განედზე
ვენუს ექსპრესის მიერ სხვადასხვა დროს ჩატარებული გაზომვების მიხედვით, სიჩქარე ჭავლის რაიონში თანმიმდევრულად იცვლება. ზოგ შემთხვევაში ცვლილება შეიძლება აღწევდეს 30მ/წმ-ს (100კმ/სთ-ზე ოდნავ მეტი).

კევატორიდან - 35°S განედის რეგიონამდე ზონირი ქარის სიჩქარის 4,8 დღიანი ოსცილაციაა არის დაკვირვებული. (რიცხვი ემთხვევა ეკვატორთან ატმოსფეროს ცირკულიის პერიოდს). ეს სავარაუდოთ დაკავშირებულია ტალღების გავრცელებასთან, ზედა ტროპოსფეროში.

არსებობს აგრეთვე უფრო ნელი ოსცილაციების დამადასტურებელი მტკიცებულებებიც, მისი პერიოდი, უხეში შეფასებით,  ვენერის წელიწადის ტოლია.

(ვენერის წელიწადი, ანუ ის დრო რომელსაც ვენარა ანდომებს მზის გარშემო სრული ბრუნის გასაკეთებლად, არის 225 დღე).

"ჩვენ აღმოვაჩინეთ პიკები ყოველ 238 დღეში, მაგრამ ისინი შეიძლება არ იყონ რეალურები" ამბობს იგორ ხატუნცევი. "ისინი შეიძლება უკავშირდებოდნენ იმ ფაქტს, რომ VMC აწარმოებდა დაკვირვებას პლანეტის განათებულ (დღის) მხარეზე." (ღამის მხარე უბრალოდ არ ჩანს)

"ვენერის "დღის" მხარეზე არსებული ღრუბლების სიჩქარეების თვალდევნის, ჩვენს მიერ ჩატარებული ვენუს ექსპრესის VMC გამოსახულებების ანალიზი ცხადყოფს: საშუალო ზონალური ქარების სიჩარე კანონზომიერად იცვლება თითქმის 20მ/წმ-ით, 255 დღიანი პერიოდოდულობით" ამბობს ტორუ კოუიამა (Toru Kouyama). ის გახლავთ ინფორმაციული ტექნოლოგიების კვლევის ინსტიტუტის,და ნაციონალური მოწინავე იდუსტრიული მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ინსტიტუტისთანამშრომელი, იბაკარუ, იაპონია (Information Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, in Ibaraki, Japan).

"ამ პუბლიკაციამ გაზარდა, ვენერის ატმოსფეროს ზესწრაფი ბრუნვასთან დაკავშირებული შეკითხების რაოდენობა. ამგვარი სწრაფი ბრუნვა, ჩვენი მზის სისტემის ამოუცნობ საიდუმლოებას წარმოადგენს", ამბობს ჰაკან სვედჰემი, ევროპული კოსმოსური სააგენტოს მკვლევარი და ვენუს ექსპრესისპროექტის მონაწილე (Håkan Svedhem, ESA's Venus Express Project Scientist).

"მომავალი გამოკვლევა უნდა ჩატარდეს ქარების ოსცილაციის, სივრცით სტრუქტურების საკვლევად. იმისთვის რომ აიხსნან ატმოსფეროს ცირკულაციის თავისებურებანი. ამჟამად, ვენუს ექსპრესი განაგრძობს პლანეტის ატმოსფეროს დინამიკზე დაკვირვებისას, და კვლავ განაგრძობს ჩვენს გაკვირვბებას."

პუბლიკაციის ორიგინალი იხილეთ:

No comments:

Post a Comment