雲は、金星の大気中のどこでも同じ高度に位置しているわけではありません。赤道よりも極の方が 10km 低い。この標高差は、いわゆる「コールドカラー」の形成における主な原因の 1 つと思われます。金星の各極で非常に変化しやすい暖かい大気の渦を取り囲む冷たい空気の永久的な流れ.
金星は、厚さ 20 km の酸性硫酸雲デッキで完全に覆われています。可視波長で観察すると、惑星は滑らかな表面を示し、明らかな構造はほとんどありません。しかし、赤外線の波長では、金星はまったく異なる顔を見せ、活動が活発で、雲の多い構造が豊富です。
金星の主な印象的な大気の特徴の 1 つは、熱赤外線画像で見ることができます。この画像は、温度のために地表から 62 km まで離れたところにある雲から放射される放射線を示しています。つまり、画像では暖かい領域が明るくなっています。それは巨大な渦 (平均で高さ 20 km、幅 2,000 km) であり、24 時間で完全に形を変え、絶えず進化する微細な暖かいフィラメント構造を示しています (Luz et al., 2011; Garate-Lopez et al., 2013).
極渦は、太陽系の惑星では一般的です。最もよく知られているのは、不可解な六角形ジェットに囲まれた土星の北極渦であることは間違いありませんが、地球と火星にも、表面温度勾配によって生成され、季節的な日射サイクルによって強度が変調された極渦があります (Waugh and Polvani, 2010; Giuranna et al., 2008)。ゆっくり自転する金星には顕著な季節的な強制力がありませんが、惑星自体の 60 倍の速さで自転する大気の両極で渦が発生することが知られています (Taylor et al., 1980; Piccioni et al., 2007)。金星の極渦を駆動するメカニズムはまだよくわかっていません。
渦を抑えると、ほとんど特徴のない暗い領域が観察されました。これは、最高緯度領域を取り囲む、より低温に変換されます。この気温の逆転は、高度 60 ～ 70 km、緯度 60 ～ 80 度に位置し、赤道よりも約 20 K 低く、極よりも 15 K 低い (Haus et al., 2014)。この温度差により、急速に消散します。しかし、コールドカラーは金星の亜極緯度では恒久的な構造であり、何らかの未知のメカニズムによって強制されていることを示唆しています.
最近の数値シミュレーションでは、極に向かう雲層の降下がコールド カラーの形成に重要な役割を果たすことが示されました (Garate-Lopez &Lebonnois, 2018)。この作業では、赤道から極までの雲の高度の変動と、さまざまな粒子タイプの存在量の変動が、Institut Pierre Simon Laplace Venus Global Climate Model (IPSL Venus GCM; Lebonnois et al., 2010)。雲が緯度一様であると考えられていた以前のモデル (Lebonnois et al., 2016) には存在しなかった、金星で観測されたコールド カラーに似た低温構造が、高さと緯度の適切な範囲の熱分布に現れます。
すべての惑星とその大気は、太陽 (または惑星が周回する星) からの放射の一部を吸収および反射し、熱赤外線放射を宇宙に放出します。太陽エネルギーの吸収による放射加熱と赤外線エネルギーの放出による放射冷却のバランスが、惑星とその大気の平均温度分布を決定します。太陽エネルギーの強度、雲の反射率、表面による吸収、または熱放射の変化により、放射バランスが変化します。また、放射加熱と冷却の局所的な違いは、大気のダイナミクスを駆動するエネルギーを提供します。
太陽加熱率と赤外線冷却率の両方が IPSL 金星 GCM で変更され、雲構造の緯度変動を考慮に入れましたが、重要な変化が見られるのは赤外線冷却分布です。赤外線計算で新しい雲構造が実装されるとすぐに、後のコールド カラー領域に強い冷却領域が発生し、コールド カラーが形成されて新しい熱平衡に達した後も、強く冷却し続けます。
熱平衡では、放射冷却はダイナミクス (空気の垂直または水平輸送による) による加熱によって補償されます。数値シミュレーションの結果によると、放射力がコールドカラー領域を冷却し、空気の動きがそれを加熱し、その結果、特徴的に寒い領域が生じるため、コールドカラーのドライバーはダイナミクスではなく放射伝達であると思われます.しかし、極循環はこの変更された環境の影響を確実に受けており、現在の IPSL 金星 GCM モデルでは、コールド カラー領域で顕著な湧昇運動が見られます。コールドカラーで空気が上昇するというこの結果は、金星の大気の大循環に関する現在のいくつかの理論に反しているため、将来の研究で分析される興味深い側面です。
これらの調査結果は、金星のコールド カラーの原因となる雲の構造の緯度変化というタイトルの記事で説明されており、最近 Icarus 誌に掲載されました。 この作業は、ソルボンヌ大学、ENS、PSL 研究大学、エコール ポリテクニック、パリ サクレー大学の Itziar Garate-Lopez と Sébastien Lebonnois によって実施されました。
参考文献:
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