Dichte atmosfeer bezorgt Venus korte en lange dagen

Astronomie Een atmosfeer van wisselende dichtheid die tegen hoge bergen ‘botst’ op het oppervlak van Venus, zorgt ervoor dat de draaisnelheid van Venus varieert.

De atmosfeer van Venus, gefotografeerd vanuit de Japanse ruimtesonde Akatsuki Foto Damia Bouic/JAXA/ISAS/DARTS

De planeet Venus draait afwisselend een beetje sneller en een beetje langzamer om haar as. De oorzaak ligt bij een interactie tussen haar zeer dichte atmosfeer en de bergen op haar oppervlak. Dat schrijven drie planeetwetenschappers – twee uit de VS en een uit Frankrijk – maandag in Nature Geoscience.

Aan de hand van modelberekeningen laten de auteurs zien dat er in de zeer dichte Venusatmosfeer, die bij de evenaar met een snelheid van ruwweg 360 kilometer per uur om de planeet raast, zogeheten zwaartegolven ontstaan. Dat gebeurt op plaatsen waar de luchtstroom een gebergte moet passeren en omhoog wordt gestuwd. Als gevolg hiervan ontstaat een drukverschil tussen voor- en achterkant van het gebergte, dat daarbij als het ware een duw mee krijgt.

Uit het onderzoek blijkt dat de zwaartegolven veelal ontstaan wanneer de zon ter plaatse op zijn hoogst staat – aan het begin van de middag dus. Bij zonsondergang verdwijnen ze weer. Die zwaartegolven bestaan dus lokaal en tijdelijk.

In combinatie met een paar andere atmosferische verschijnselen veroorzaken de zwaartegolven fluctuaties van maximaal enkele minuten in de rotatietijd van Venus. De rotatietijd bepaalt de lengte van een etmaal, dus de daglengte varieert op Venus. Enkele minuten lijkt dan veel, maar Venus draait veel trager om haar as dan de aarde. Eén dag op Venus duurt afgerond 243 aardse dagen.

Dat er iets merkwaardigs aan de hand is met de draaiing van Venus was al enige tijd bekend. Gegevens die in 1990-1992 en 2006-2008 zijn verzameld met de ruimtesondes Magellan en Venus Express geven aan dat de dag op Venus in de tussentijd bijna zeven minuten langer is geworden.

Tussen 1992 en 2006 is een dag op Venus zeven minuten langer geworden

Of de krachten die de Venusatmosfeer op het oppervlak uitoefent daarbij een rol hebben gespeeld, moet nog blijken. Daarvoor zijn de nu uitgevoerde modelberekeningen niet compleet genoeg. Maar het lijkt niet waarschijnlijk dat de vertragende rotatie van Venus volledig voor rekening komt van zwaartegolven. Om de precieze oorzaak te achterhalen zal de duur van de Venusdag gedurende langere tijd nauwkeurig gemeten moeten worden.

De auteurs kunnen met hun model wel een ander verschijnsel dat verband houdt met zwaartegolven goed reproduceren. Het betreft een ontdekking die in december 2015 is gedaan door de Japanse ruimtesonde Akatsuki. Kort nadat deze – na veel vertraging – was aangekomen bij Venus, ontdekte hij een tienduizend kilometer lange boogvormige wolkenstructuur hoog in de atmosfeer van de planeet.

Deze kolossale boog, die een beetje (minder dan een graad) warmer was dan het omringende wolkendek, bleef dagenlang hangen boven Aphrodite Terra. Dat is een langgerekt hoogland aan de evenaar van Venus dat 1 tot 5 kilometer boven de omgeving uittorent. Later zijn ook bij andere hooglanden van die stationaire wolkenstructuren waargenomen.

Een zwaartegolf in de atmosfeer van Venus. Te zien is de verandering in helderheid van 7 december tot 11 december, 2015. Foto Planet-C

Het bestaan van deze structuren kwam als een verrassing. Je zou immers verwachten dat een wolkendek dat met snelheden van honderden kilometers per uur door de heersende luchtstromingen wordt meegevoerd zich weinig aantrekt van zestig kilometer lager gelegen bergen.

Op zoek naar een verklaring kwamen Japanse wetenschappers begin vorig jaar uit bij de zwaartegolven. Met behulp van vrij primitieve modelberekeningen lieten ze zien dat de golvingen die de (noodgedwongen) opstijgende lucht in de atmosfeer veroorzaakt, inderdaad kunnen resulteren in de waargenomen boogstructuur.

De deze week gepubliceerde modelberekeningen van de drie astronomen zijn een stuk geavanceerder dan die van hun Japanse collega’s en laten meer details zien. De resultaten vertonen verbluffende overeenkomsten met opnamen die Akatsuki in de periode 2015-2017 heeft gemaakt. Niet alleen de opvallende boogstructuur boven Aphrodite Terra kon worden gereproduceerd, ook die boven de overige hooglanden.

    • Eddy Echternach