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2025-10-11 11:13:00
オランダ天文学研究学校の研究者らは、木星や土星のような大きな惑星で見られる極端なジェット気流を説明できると信じている新しいモデルを作成した。
4 つの巨大惑星 (木星、土星、天王星、海王星) はすべて、赤道に超高速のジェット気流があります。しかし、それらはすべて同じ方向に回転するわけではありません。
これまで、なぜ一部の惑星が東風を示し、他の惑星が西風を示すのかは完全には明らかになっていませんでした。研究チームは、新しい統一されたエレガントなモデルのおかげで、さまざまな方向について個別に説明する必要がないことを発見しました。
木星と土星たとえば、天王星と海王星は東向き（惑星の自転と同じ方向）を向きますが、天王星と海王星は反対の方向を示します。
何十年もの間、科学者たちはその理由を説明できませんでした。 4 つすべてが同様の条件を持っています。つまり、回転が速く、太陽光がほとんど当たらず、内部で熱が発生するのに、なぜ赤道風が逆方向に吹くのでしょうか?
巨大ガスジェット気流を理解する
新しい研究Keren Duer-Milner 率いる研究チームは、各惑星を説明するのに実際には異なるメカニズムは必要ないことを発見しました。その代わりに、重要な変数である大気の深さに応じて、東向きまたは西向きのジェットを自然に生成できるメカニズムが 1 つあります。
核となるアイデアは実際、非常に説得力があります。これらの惑星の奥深くでは、熱が対流によって内部から上昇します。これは沸騰した水で見られるのと同じかき混ぜる動きです。
惑星は非常に高速で回転しているため、これらの上昇流と沈下流はねじれ、引き伸ばされて水平方向の流れ、別名ジェット気流になります。特定の条件下では、システムは 2 つの安定した構成の間で「選択」できます。
1 つは赤道ジェットが東に流れる場所、もう 1 つは西に流れる場所です。これは分岐、つまりシステムが条件のわずかな違いに応じて 2 つの異なる安定状態のいずれかに落ち着く点と呼ばれます。
対流領域の深さ（対流が大気中までどこまで広がるか）が決定的な要因のようです。研究チームによると、木星と土星には東向きのジェットを生成する深い対流層がある。
一方、天王星と海王星には浅い対流層があり、西向きのジェットを生成します。同じメカニズムですが、2 つの異なる結果が生じます。
しかし、なぜこれが重要なのでしょうか?これらの赤道ジェットは太陽系で最も速い風で、風速は 311 マイル (500 キロ) から 1,243 マイル (2,000 キロ) に達し、地球上のどの風よりもはるかに速いです。
同じメカニズムでも異なる結果
これまで科学者たちは、木星の東向きの風と海王星の西向きの風はまったく異なるプロセスによって引き起こされると考えていた。今では、異なる体制で動作しているだけで、おそらく同じプロセスであることがわかります。
研究チームは、地球循環モデル (GCM) と惑星大気全体のコンピューター シミュレーションを使用して、この理論を検証しました。彼らは現在、その予測を木星からのジュノー探査機のデータと比較して、裏付けとなる証拠を探しています。
このモデルが成立すれば、系外惑星（他の恒星の周りを周回するガスや氷の巨人）の大気力学の説明にも役立つ可能性がある。なぜなら、それらの多くは同様の高速回転と内部熱を持っている可能性が高いからである。
「私たちは、ガス巨人である木星と土星で働いていると考えられるメカニズムが、氷の巨人である天王星と海王星の赤道ジェットも説明できることを実証したいと考えていました」と博士研究員は述べた。 ケレン・デューア・ミルナー と説明した。
「複雑な現象に対するシンプルで洗練された説明がついに見つかったので、私たちは興奮しています」と彼女は付け加えた。
「これらの風を理解することは、太陽系だけでなく銀河全体の惑星大気を支配する基本的なプロセスを理解するのに役立つため、非常に重要です。この発見は、宇宙全体の惑星大気と気候の多様性を理解するための新しいツールを与えてくれます。」と彼女は言います。
#巨大ガス惑星のジェット気流の謎を統一モデルで解明