Akatsuki：开创了金星的行星气象

金星可以是距离太阳的大小和距离的最近的地球，但是我们最近的邻居的气氛如此厚，这很多动态都在神秘中笼罩着。日本航空航天勘探机构（JAXA）的Takehiko Satoh教授正在探索Venusian的氛围。他的研究利用Akatsuki的轨道探针。Akatsuki以日本人为“黎明”命名，Akatsuki改变了我们对邻居氛围中发挥的多样化，经常暴力动态的理解，也帮助我们更多地了解我们自己的天气。

金星的半径仅比地球小5%，其轨道与太阳的距离比地球近28%，天文学家经常把金星称为地球的“孪生姐妹”。然而，在我们的孪生兄弟的密集云层中，环境几乎是完全不同的。

“由硫酸组成的厚云层完全笼罩着地球，其致密的气氛大多是有效的₂日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)空间与航天科学研究所研究员佐藤武彦(Takehiko Satoh)教授解释说:“在美国，月球表面的压力比地球上的压力大90倍，由于极强的温室效应，温度约为460°C。”金星的气候比地球上的任何气候都恶劣得多，所以天文学家到目前为止在金星上观察到的天气模式与我们的完全不同也就不足为奇了。

但是当地的天气模式不是我们双胞胎唯一的唯一态度;在行星本身的令人难以置信的“逆行”旋转和其上层大气的远远速度旋转之间也存在显着的大规模差异。“金星的大气动态由其”超级旋转“表示，”萨摩教授继续。“虽然固体机体每243个地球日完成一次旋转，但大气在云顶级的4个地球天中只环绕行星，比越来越大的身体快60倍。”

Akatsuki进入轨道
2001年，佐藤教授和他在日本几个研究所的同事开始设计有史以来第一个在金星赤道平面上绕其运行的航天器，目的是发现金星大气中观测到的各种性质的原因。经过近十年的精心规划，“赤月号”于2010年5月从JAXA种子岛航天中心发射升空。

在机动中的一个Mishap（2010年12月）意味着Akatsuki在阳光下占有五年，只有一点数据采集，但由于Akatsuki团队的专家恢复努力，航天器终于在2015年12月开始轨道轨道。“Akatsuki有现在已经在维纳斯轨道上了三年以上的几年，并传播了有关金星的大气动态的有价值的数据，“萨摩教授说。

Akatsuki使用五个板载相机收集该数据，每个舷内摄像机使用不同波长观察金星，从紫外线到红外线。由于这些波长可以渗透到不同的深度，所以Akatsuki返回地球的每个红外或紫外线图像可以告诉我们金星大气动态的东西。此外，Akatsuki正在进行“无线电掩星”实验，其中它直接通过金星的大气冲击到地球上的天线站。通过测量这些无线电波的变化，天文学家可以探索venusian的大气，直到其厚的较低深度。到目前为止，对这些图像的全面分析已经产生了关于金星独特的氛围的三大发现。

顽固的重力波
在抵达金星后，只需三个小时，Akatsuki首次进行了第一次重大发现。轨道中的中红外和紫外线成像仪在金星的硫酸云顶部，65公里的固体表面上显示出巨大的固定弓形波。横跨10,000公里，该功能似乎处于固定位置，尽管其周围有，较小的尺寸特征在每秒100米左右的超旋转气氛中移动。

赤月团队认为这个顽固的特征是“重力波”。不要与引力波混淆，这些特征是当两种不同密度的流体在界面上相遇时产生的。当重力作用恢复整个系统的平衡时，波浪就会在这个界面处形成。这种现象在地球上很常见，特别是在空气和海洋之间的界面。然而，在我们的地球上，这种规模的引力波是永远找不到的。

在这种情况下，天文学家提出，赤月观测到的巨大引力波是由于金星表面的山脉将其稠密的低层大气推到更高的高度造成的，那里的气体密度要低得多。佐藤教授评论说:“这是一个惊人的发现，因为我们已经看到了水平延伸数千公里的特征，它们不是超旋转的，而是静止的，或者固定在缓慢旋转的固体行星的高地上。”“这将暗示固体和大气耦合的强度，以及这是如何产生和维持超旋转的。”

鉴于我们目前了解在其表面上方的金星大气条件的情况下，奥秘仍然可以形成这种重力波。如果萨摩教授和他的同事对特征的原因是正确的，那么这些表面条件可能比目前实现的天文学家更具动态。

金星'赤道喷气机
Akatsuki的下一个发现是在其中低气氛中包围金星赤道的快速移动喷气机（50至60公里的高度）。Akatsuki团队在分析了这个星球的“大气窗口”之后做了发现 - 一支相对薄弱的公司₂近红外区域的吸收，通过深层辐射可以逸出到空间。天文学家通过跟踪金星中到低气氛中的云的剪影来计算不同高度的风速，在大气窗口的背景下跟踪云的轮廓。

天文学家发现，在这些海拔地区，云速度增加了它们对金星赤道的更近，表明存在环绕行星的赤道喷射。他们的发现特别不寻常，因为大气物理学预测风速将靠近赤道 - 维纳斯超级旋转高层大气所遵循的规则。“加速赤道中的气氛并不容易，”萨摩教授解释道。“如果考虑了角度的角色保护，可以自然地生产中或高纬度的加速，但这通常不能在赤道发生。”

天文学家希望通过进一步研究揭示导致这一射流的机制。萨摩教授认为，这些研究进一步揭开了金星的上层大气的谜团比星球本身更快地旋转。“解决这个问题也是了解加速整个氛围到超级旋转的机制的关键，”他说。

波、射流和热力
Akatsuki对金星夜间大气窗口的观察也表明了横跨地球延长了几千公里的斑纹云层的异常模式。为了解释他们的形成，Akatsuki团队提出了金星的气氛在局部地区的强烈向下流动;他们使用计算机模拟测试的想法。“数值模拟集团成功复制了金星氛围中看到的大型条纹特征，”萨摩教授说。“令人惊讶的是，这些大规模的条纹似乎是通过常见在我们地球氛围中常见的互动的相互作用而产生的。”复制这种现象的成功可能意味着Venusian大气动力学的数值模拟进入新阶段，不仅要模拟观察到的现象，而且揭示了我们所看到的机制。

Akatsuki团队还发现赤道地区附近夜间初期的风速增加，指示云层太阳能加热的后果。“这可能告诉我们上云层的太阳能加热如何将动态和效果降低，”Satoh教授说。这些加热动力学称为“热潮”;由太阳阳光下高层大气的周期性局部加热引起的，在亚太阳点最强，在地球上可以看到的效果。下层的稳定性随后导致这种热量垂直移动，以降低高度。天文学家认为热潮可能至少部分是金星神秘超旋转的原因。

正如Satoh教授解释的那样，如果热潮潮汐在其旋转方向上慢慢地向下作用，这将是这种情况，同时提高其上层大气的速度。“超级旋转的一个假设是加热云和热潮的产生，”他说。“这最终最终将”东方“动力转移到固体行星，在大气中留下”向西“的势头，积聚到超级旋转。”

增加我们对金星的了解
从这三个发现提供的见解，萨摩教授和他的同事们正在努力改善他们的计算机模拟，以更准确地再现Akatsuki的观察。这些模拟是Akatsuki能够提供的有限数据的重要补充。“对于地球，我们有许多气象卫星和大量的地面站来监测天气，”Satoh教授解释道。“对于金星，相比之下，我们只有一颗卫星Akatsuki。因此，观察到的数据的数值模拟非常重要。数据同化，现代和强大的地球气象技术，将帮助我们更好地了解Akatsuki观察到的动态现象。“

Akatsuki团队的工作已经大大提高了我们对金星独特的氛围的理解，以及驱动其动态的迷人机制。萨摩教授认为，通过更多地了解Venus气氛与地球的不同之处，我们可以了解更多关于我们自己的天气。正如他的结论，“Akatsuki任务是揭幕金星的气象，并通过提高我们对姐妹星球的气象学的理解，最终使我们的生活在地球上受益。”

太多的事情对我们来说仍然“看不见”（我们所揭示的是猜测）。我喜欢“看到是相信”，并且很乐意想象我们想要了解的一切。固体身体如何推动大气，如何转移动力，波浪/漩涡如何衰减，以释放它们携带的能量，其中金星中巨大云的分子源等。即使对于我们的地球而言，其中很多都不是然而可视化。但我们需要通过我们看到的，了解和理解。行星的探索是实现这样的梦想。