為什么金星自轉(zhuǎn)要243天，而大氣層卻只要4天，就能繞金星轉(zhuǎn)一圈？
來自金星探測(cè)器“破曉號(hào)”(Akatsuki)宇宙飛船的圖像，揭示了是什么讓金星的大氣層比行星本身旋轉(zhuǎn)得更快。由北海道大學(xué)Takeshi Horinouchi領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際研究小組透露，這種“超級(jí)自轉(zhuǎn)”是由金星白天的太陽加熱和夜間冷卻形成的大氣潮汐波維持在赤道附近。然而，在更靠近兩極的地方，大氣湍流和其他類型的波會(huì)產(chǎn)生更明顯的影響，其研究成果發(fā)表在《科學(xué)》期刊上。
金星自轉(zhuǎn)非常慢，繞其軸自轉(zhuǎn)一周需要243個(gè)地球日。盡管自轉(zhuǎn)速度非常慢，但金星大氣層向西旋轉(zhuǎn)的速度比金星本身自轉(zhuǎn)速度快60倍。這種超級(jí)自轉(zhuǎn)隨著高度的增加而增加，只需要四個(gè)地球日就可以繞著整個(gè)金星向云層的頂部旋轉(zhuǎn)?？焖僖苿?dòng)的大氣層將熱量從金星的白天（晝半球半球）輸送到夜晚（夜半球），從而縮小了兩個(gè)半球之間的溫差。
圖示：金星-以東經(jīng)90度為中心的計(jì)算機(jī)模擬全球視圖(NASA/JPL)。
然而，自從20世紀(jì)60年代超級(jí)自轉(zhuǎn)被發(fā)現(xiàn)以來，其形成和維持機(jī)制一直是一個(gè)長(zhǎng)期存在的謎。Horinouchi和來自空間與宇航科學(xué)研究所(IAS，JAXA)和其他研究所同事開發(fā)了一種新的、高精度方法，可以從“破曉號(hào)”航天器上紫外和紅外攝像機(jī)提供的圖像中跟蹤云層并得出風(fēng)速。“破曉號(hào)”航天器于2015年12月開始繞金星運(yùn)行，這使得科學(xué)家們能夠估計(jì)大氣波和湍流對(duì)超級(jí)自轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)。
該研究小組首先注意到，低緯度和高緯度之間的大氣溫差如此之小，以至于如果沒有緯度之間的環(huán)流，就無法解釋這一點(diǎn)。由于這樣的環(huán)流應(yīng)該會(huì)改變風(fēng)的分布并減弱超旋轉(zhuǎn)峰值，這也意味著存在另一種機(jī)制來加強(qiáng)和維持觀測(cè)到的風(fēng)分布。進(jìn)一步的分析表明：這種維持是由熱潮支持的（一種由日側(cè)和夜側(cè)之間太陽加熱對(duì)比激發(fā)的大氣波）在低緯度提供了加速。早期的研究認(rèn)為，大氣湍流和熱潮以外的波動(dòng)可能提供了加速度。
圖示：維持金星大氣層超自轉(zhuǎn)(黃色)的系統(tǒng)，赤道頂?shù)臒岢?紅色)加強(qiáng)了向西的超旋轉(zhuǎn)；大氣受到雙重循環(huán)系統(tǒng)的控制：緩慢向兩極輸送熱量的經(jīng)向(垂直)環(huán)流(白色)和快速向行星黑夜輸送熱量的超級(jí)自轉(zhuǎn)。
然而，目前的研究表明，盡管它們?cè)谥懈呔暥劝l(fā)揮著重要作用，但在低緯地區(qū)起到了相反的作用，對(duì)超自轉(zhuǎn)起到了微弱的減速作用。研究發(fā)現(xiàn)揭示了維持超自轉(zhuǎn)的因素，同時(shí)提出了一個(gè)有效地在金星全球范圍內(nèi)輸送熱量的雙重循環(huán)系統(tǒng)：緩慢向兩極輸送熱量的經(jīng)向環(huán)流和向行星夜側(cè)快速輸送熱量的超自轉(zhuǎn)。本研究可以幫助更好地理解潮汐鎖定系外行星上的大氣系統(tǒng)，這些行星的一側(cè)總是面對(duì)中央恒星，這類似于金星有非常長(zhǎng)的太陽日。
來源：博科園www.bokeyuan.net｜研究/來自：北海道大學(xué)?參考期刊《科學(xué)》
