Международная команда учёных показала, что волны на поверхности жидкости могут выглядеть совершенно иначе на других планетах. Они разработали новую модель под названием PlanetWaves. Это первая работа, в которой удалось учесть сразу все ключевые параметры, влияющие на образование волн: гравитацию планеты, свойства жидкости и характеристики атмосферы.
На Земле поведение волн кажется очевидным - чем сильнее ветер, тем выше волны. Однако новая компьютерная модель показывает, что на других мирах ситуация может быть совсем иной. Для проверки учёные сначала применили её к земным условиям. Они использовали данные многолетних наблюдений за волнами на озере Верхнее. Модель успешно воспроизвела зависимость высоты волн от скорости ветра, что подтвердило её корректность. После этого её применили к другим планетам.
Особенно интересным оказался крупнейший спутник Сатурна - Титан. Это единственное тело в Солнечной системе, кроме Земли, где есть плотная атмосфера и устойчивые озёра и моря. Но состоят они не из воды, а из жидких углеводородов - метана и этана.
Расчёты показали, что на Титане даже слабый ветер способен поднимать волны высотой в несколько метров. Причина кроется в сочетании низкой гравитации, особенностей атмосферы и малой плотности самой жидкости. В результате озёра и моря реагируют на ветер гораздо сильнее, чем на Земле. Со стороны это выглядело бы довольно необычно: при лёгком ветерке по поверхности двигались бы крупные, медленно перекатывающиеся волны.
Прямых наблюдений волн на Титане пока нет. Тем не менее такие расчёты крайне важны для будущих миссий. Если аппараты однажды отправятся к его озёрам, их придётся проектировать с учётом высоты возможных волн и их энергии.
Далее учёные рассмотрели и другие небесные тела. Например, на древнем Марсе, где когда-то существовали озёра и моря, по мере потери атмосферы для образования волн требовались всё более сильные ветры. А на экзопланете Kepler-1649b, где могут существовать озёра из серной кислоты, даже для появления небольшой ряби необходим значительно более мощный ветер - из-за высокой плотности жидкости.
Наиболее экстремальный пример - 55 Cancri e. Предполагается, что на этой планете существуют океаны расплавленной породы. Модель показывает, что даже ветер ураганной силы, порядка 130 км/ч, вызовет там лишь небольшую рябь высотой в несколько сантиметров. Высокая плотность и вязкость лавы практически подавляют образование волн.
Учёные подчёркивают, что волны играют важную роль в формировании ландшафтов. Они размывают берега, переносят осадки и влияют на форму побережий. Подобные процессы могут происходить и на других планетах, пусть и в совершенно иных условиях. Например, на Титане до сих пор остаётся загадкой, почему там почти отсутствуют речные дельты, несмотря на наличие рек и морей. Возможно, именно активная волновая деятельность разрушает такие структуры, не давая им сформироваться.