Супервращение атмосферы — это явление, при котором атмосфера планеты вращается быстрее, чем сама планета. Такое поведение наблюдается в атмосфере Венеры, атмосфере Титана , атмосфере Юпитера и атмосфере Сатурна. Венера демонстрирует самое экстремальное супервращение: ее атмосфера обращается вокруг планеты за четыре земных дня, что намного быстрее, чем собственное вращение ее планеты. Явление супервращения атмосферы может влиять на климат планеты и динамику атмосферы.
В понимании суперротации решающую роль играют атмосферные волны и нестабильности. Эта динамика, в том числе волны Россби и волны Кельвина , играют важную роль в передаче импульса и энергии внутри атмосферы, способствуя поддержанию сверхвращения. Например, считается, что на Венере взаимодействие тепловых приливов с волнами Россби планетарного масштаба вносит значительный вклад в быстрые сверхвращательные ветры. Точно так же в атмосфере Земли волны Кельвина генерируются на восток вдоль экватора, играя жизненно важную роль в таких явлениях, как Эль-Ниньо-Южное колебание , демонстрируя более широкое значение этой динамики в науке об атмосфере.[1][2]
Атмосфера Венеры является ярким примером экстремального сверхвращения; Атмосфера Венеры вращается вокруг планеты всего за четыре земных дня, что намного быстрее, чем сидерический день Венеры , равный 243 земным дням. [1] Супервращение атмосферы также наблюдалось на Титане , крупнейшем спутнике Сатурна, демонстрируя сильные стратосферные зональные ветры, достигающие супервращения, в десять раз превышающего его звездный день, составляющий 16 земных дней. Первоначальные наблюдения супервращения Венеры и Титана были основаны на наблюдениях с Земли, однако будущие измерения подтвердили это с помощью зонда Гюйгенс . [2]
Видимые вершины облаков Юпитера и Сатурна являются дополнительным свидетельством глубокой циркуляции атмосферы, демонстрируя наличие супервращения атмосферы. [3] Полярные сияния Юпитера, в частности, подчеркивают быстрые движения атмосферы планеты своим эфирным свечением и различной глубиной облаков.
На Земле существует явление, заключающееся в том, что ее термосфера имеет небольшое суммарное сверхвращение, превышающее скорость вращения поверхности. Размер этого явления сильно различается в разных моделях. [4] [5] [6] Некоторые модели предполагают, что глобальное потепление , вероятно, приведет к увеличению супервращения в будущем, включая возможные изменения в характере приземных ветров. [7] [8]
Супервращение в планетных атмосферах распространяется на изучение экзопланет, в частности, горячих Юпитеров. Эти далекие миры, вращающиеся близко к своим звездам, часто демонстрируют экстремальные атмосферные условия, включая супервращение, что влияет на их тепловую структуру и потенциальную обитаемость. Наблюдения с таких телескопов, как космический телескоп Хаббл, выявили сверхвращательную скорость ветра на некоторых горячих Юпитерах, достигающую тысяч километров в час. Более того, явление показывает, насколько горячие Юпитеры приливно заблокированы, когда одна сторона постоянно обращена к звезде. Это предполагает механизм распределения тепла на планетах, фактор, позволяющий понять их климатические условия и закономерности.[3][4]