\underline{土星現象論: 土星大気の鉛直構造目次 1}

土星現象論: 土星大気の鉛直構造

地球流体電脳倶楽部

1996 年 7 月 22 日

目次

1 土星大気の鉛直温度分布 2

1.1 緯度による違い . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 2 上層の温度鉛直分布と組成の鉛直分布 5 3 参考文献 5

Abstract

土星表層大気の鉛直温度構造を概観する.

\underline{2  土星現象論: 土星大気の鉛直構造  1 土星大気の鉛直温度分布}

1 土星大気の鉛直温度分布

図 1 は模式的な木星と土星の温度の鉛直分布である. 縦軸が linear scale の高度になっていることに注意せよ.

図 1. 模式的な木星 (左図) と土星 (右図) の温度の鉛直分布. 雲層の存在が予想される高さを記してある ( Hunt 1983 ).

\underline{土星現象論: 土星大気の鉛直構造  1 土星大気の鉛直温度分布  3}

1.1 緯度による違い

図 2 はボイジャー探査機の赤外放射観測から得られた緯度別の温度鉛直分布である. ●温度が極小となる高度 (対流圏界面) はどの緯度でもほぼ 100mb あたりである. ●対流圏 500mb 以上での温度分布は, ほぼ断熱温度減率〜0.9 K km^{−1} にしたがう.

図 2. ボイジャーの観測による緯度別の土星の温度鉛直分布. V1 はボイジャー 1 号, V2 は 2 号機の観測結果であることを示す. 実線は Hanel et al. ( 1981, 1982 ), 点線は Tyler et al. ( 1981, 1982 ) の結果による ( Prinn et al. 1988 ).

○練習問題 : 対流圏が断熱温度減率にしたがうことを確認せよ.

図 3 は図 2 の特定の緯度の温度鉛直分布を取り出して比較したものである. 参考のために木星の温度分布ものせてある.

● 10mb〜300mb の温度は北半球側が南半球側にに比べて数 K〜10K 程度低い. ボイジャーの観測期はちょうど南半球が春になったところ^{1}にあたる.

図 3. ボイジャーの観測による緯度別の土星の温度鉛直分布 ( Hanel et al. 1981, 1982 )

1土星の春は約 7 年間続く.

96/07/22(地球流体電脳倶楽部)  /riron/genshou/jupiter/enchoku/enchoku.tex

\underline{土星現象論: 土星大気の鉛直構造  3 参考文献  5}

2 上層の温度鉛直分布と組成の鉛直分布

図 4 はさそり座δ星の掩蔽 (えんぺい,Occultation) をボイジャー 2 号の紫外分光装置 (UVS) で観測して得られた土星上層大気の温度および組成の鉛直分布である.

図 4. 土星上層大気 (1bar 以下) の温度および組成鉛直分布 ( Festou and Atreya 1982 ).

3 参考文献

Festou,M.C.,Atreya,S.K.,1982 : Voyager ultraviolet stellar occultation measurements of the composition and thermal profiles of the Saturnian upper atmosphere. Geophys. Res. Lett., 9, 1147-50

Hanel,R., Conrath,B., Flasar,M., Kunde,V., Maguire,W., Pearl,J., Pirraglia,J., Samuelson,R., Herath,L., Allison,M., Cruikshank,D., Gautier,D., Gierasch,P., Horn,L., Koppany,R., Ponnampenuma,C., 1981 : Infrared observations of the Saturnian system from Voyager 1. Science, 212, 192-200

Hanel,R., Conrath,B., Flasar,M., Kunde,V., Maguire,W., Pearl,J., Pirraglia,J., Samuelson,R., Cruikshank,D., Gautier,D., Gierasch,P., Horn,L., Ponnampenuma,C., 1982 : Infrared observations of the Saturnian system from Voyager 1. Science, 215, 544-548

Hunt,G.E., 1983 : The atmospheres of the outer planets. Ann. Rev. Earth Planet. Sci., 11, 415-59

\underline{6  土星現象論: 土星大気の鉛直構造  3 参考文献}

Prinn,R.G., Larson,H.P., Caldwell,J.J., 1988 : Composition and chemistry of Saturn’s atmosphere. in Satrun, 88-149

謝辞

本稿は 1989 年から 1993 年に東京大学地球惑星物理学科で行われていた, 流体理論セミナーでのセミナーノートがもとになっている. 原作版は竹広真一による「土星現象論」 (90/07/23) であり, 林祥介・豊田英司によって地球流体電脳倶楽部版「木星現象論」として書き直された (96/07/22). 構成とデバッグに協力してくれたセミナー参加者のすべてにも感謝しなければならない.