金星上巨大的大气波可以解释该行星奇怪的旋转

金星的自转一直很奇怪。虽然它绕太阳公转一圈的时间相当于地球上的 225 天，但金星固体部分绕轴旋转一圈则需要大约 243 个地球日。这还不是最奇怪的。奇怪的是，金星固体表面 243 天的自转时间并不完全准确。其自转的估计值随着时间的推移而发生变化，这让科学家们大惑不解。

现在研究人员认为他们知道了原因。在本周《自然地球科学》杂志发表的一篇论文中，行星科学家利用日本 Akatsuki 任务的数据发现，金星的自转实际上可能随着时间的推移而改变，这是由于在自转的某些阶段，大气层对该行星山脉的推挤。

“过去，我们对自转速率有不同的估计，但有点奇怪的是，测量结果不一致，”加州大学洛杉矶分校博士后研究员、论文第一作者托马斯·纳瓦罗 (Thomas Navarro) 表示。“一种可能性是自转速率存在波动。我们长期以来怀疑大气是解释自转速率变化的原因之一。但我们并不知道它会通过什么样的过程发生。在这里，通过山体波，我们提供了一种解释。”

2015 年 12 月，从事晓号研究的研究人员首次注意到金星大气的一个特征：驻波始终出现在金星表面的山脉上空。

虽然这颗固体行星需要大约 243 天才能完成一次公转，但金星的大气层每 4-5 天才能绕行星一圈，科学家称之为超自转。大气层移动如此之快是因为它的风只朝一个方向吹——西风。这意味着当波浪撞击某个东西（例如，行星赤道附近的山脉）时，流过的风会在天空中膨胀成巨大的波浪。

这些被称为重力波。它们与黑洞或中子星碰撞无关。这些事件产生的重力波只有使用非常先进的探测器才能看到。相反，大气重力波，有时被称为山波，发生在某物（如山）迫使空气向上，空气最终被重力拉下时。这些波发生在地球上，但远没有那么引人注目——我们这个多风的星球从不会让波浪变得太大，因为它们在诞生后不久就会破碎。

“在金星上，这股波浪的规模非常非常大，非常巨大，宽达 10,000 公里 [6,214 英里]，而在地球上，它要小得多，而且更局部化，”纳瓦罗说。“造成这种规模差异的原因是，金星上的风几乎从不改变方向。在地球上，风可以向西或向东吹，而在金星上，风向始终相同”

纳瓦罗和其他人将 Akatsuki 的数据输入到大气模型中，发现当波活跃时，它的强度足以拖拽地球，并短暂地改变其旋转速度，幅度可达几分钟。

当然，这并不意味着金星在不断加速或减速。金星自转的奇怪之处就在于此：由于金星绕地轴自转的时间比绕太阳公转的时间要长，而且金星自转方向为逆向，即从东向西，因此金星的昼夜循环与自转完全不一致。相反，金星需要大约 117 个地球日才能完成一个昼夜循环，也称为一个太阳日。

这对于自转非常重要，因为牵引金星的山脉波只在金星的午后出现，持续时间约为一个月。其余时间，金星会恢复到静止自转速度。

现在，这只是自转速度变化的一种可能解释。另一种可能与这一理论相符的解释是，由于太阳对固体行星的潮汐力，自转速度可能会发生变化。要确切了解发生了什么，研究人员需要更多数据。

目前已有许多计划前往金星的任务，包括 Venera-D（美俄合作）、欧洲轨道器 ENVISION 以及多个美国任务，但目前尚未有任何一项任务获得前往金星的绿灯（和资金）。

更多地了解我们的邻近行星可以帮助解决纳瓦罗和其他人正在努力解答的一些未解问题，但它也可能对其他天文研究有用。

“我们需要探索金星，因为它是系外行星的原型，”纳瓦罗说。“明年，随着我们收集越来越多的系外行星和潜在宜居系外行星的观测数据，我们将看到的许多行星都将是像金星一样非常明亮的物体。为了了解我们将要观察的系外行星是更像地球还是更像金星，我们需要研究它为什么是今天的样子，以及它为什么与地球如此不同。”