【研究分野】超高層物理学

【研究領域課題番号】16H02231 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

金星 / あかつき / 大気 / 探査 / 地上循環 / 放射エネルギー収支 / 地上望遠鏡 / 金星探査機 / 物質循環 / モデリング / 地上観測

【研究成果の概要】

金星にどのような大気循環が存在し、それがどのようにして雲形成に関わる物質循環をもたらすのかを、探査機「あかつき」と地上望遠鏡による協調観測、および数値モデリングによって解明してきた。これまでの金星大気研究で行われてきた紫外画像を用いた雲追跡に加え、全ローカルタイムをカバーする赤外画像での雲追跡を新たな画像解析手法により実現することにより、平均子午面循環の構造を明らかにするとともに、高速帯状流に関わる可能性のある様々な惑星規模波動の特徴を明らかにした。

【研究の社会的意義】

地球の気候や環境の形成を理解する上で、地球とほぼ同じ大きさの地球型惑星でありながら全く異なる環境を持つ金星と比較することは重要である。この研究では、金星への太陽光入力や大気化学をコントロールする硫酸でできた雲に注目し、探査機と地上望遠鏡を用いて雲形成に関わる大気力学や物質循環の情報を集め、数値モデルとの統合によって気候システムの要素間のフィードバックを明らかにしてきた。このように観測に立脚したメカニズムの探求は、現在の金星気候がどのような平衡状態にあるのかを理解することにとどまらず、地球を含む惑星の気候形成と多様性をもたらす仕組みの解明に資するものである。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2016-04-01 - 2020-03-31

【配分額】44,980千円 (直接経費: 34,600千円、間接経費: 10,380千円)

【研究分野】超高層物理学

【研究領域課題番号】17340147 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

金星 / 惑星大気 / 地上観測 / 惑星探査 / 大気光

【研究成果の概要】

ハワイの「すばる」望遠鏡など大型望遠鏡を利用した惑星観測を多く行い、とくに金星大気の組成や運動に関する新たな知見を得た。また、将来の惑星大気観測に向けて、探査機搭載用の赤外線検出素子など、新たな観測装置の開発を行った。惑星大気の分光撮像データの解析手法に関する研究を行い、これまでに得たデータに応用するとともに、2010年に日本が打ち上げる金星探査機PLANET-Cのデータ解析体制を構築した。
(1)大気中HCl濃度の緯度分布観測
金星大気の主成分であるCO_2は紫外線を浴びてCOやO_2に分解されるが、現実にはCOやO_2が少ない。この理由としてHClによる触媒反応を探るべく、IRTF望遠鏡を用いてHClを観測し、その空間分布からCO_2再生成過程を制約した。
(2)雲頂構造の時間変動観測
すばる望遠鏡とIRTF望遠鏡により金星の雲頂からの熱放射を中間赤外波長で観測し、水平スケール数100kmの微細構造の時間変動を世界で初めてとらえた。ここから、雲層内の熱対流の性質や惑星規模の波動の伝播について新たな知見を得た。また、ほぼ同時に取得した分光データから大気温度や雲粒密度の立体構造を導出した。
(3)PLANET-C搭載赤外検出器の開発と耐放射線試験
惑星探査機に搭載される機器は宇宙空間で降り注ぐ放射線に耐性を持つ必要がある。そこで国産の赤外2次元検出器の放射線照射試験を行い、暗電流変動の定量的評価およびその対策を考案し、その搭載に道を開いた。
(4)連続画像からの風速場導出手法の研究
地上望遠鏡やPlanet-Cによる将来の惑星大気観測を想定して、高空間分解能の連続画像データから風速場を導出する手法を研究した。従来使われてきた手法に誤ベクトル除去などの改良を施し、気象学で必要とされる数m/s以下の計測誤差を実現可能とした。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】16,080千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 1,380千円)