火星の気象と気候 2004 年 11 月 10 日 小高 正嗣 北海道大学 地球惑星科学専攻 講義の概要 太陽系の惑星概観 • 地球型惑星と木星型惑星 • 地球と火星の比較 火星の気象と気候 • 探査衛星による最新の気象画像 • 昔の火星の気候：かつて海があった？ 太陽系の惑星 水星 金星 地球 火星 木星 土星 天王星 海王星 冥王星 http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03153 惑星の内部構造と分類 岩石惑星（地球型惑星） • 金属鉄のコア＋岩石質のマントル（＋大気） ガス惑星（木星型、天王星型惑星） • 岩石と氷のコア＋ガス（大気） http://www.solarviews.com/browse/earth/earthint.jpg http://www.solarviews.com/browse/jup/jupint.jpg 地球型惑星 http://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/planetary/venus/ pvo_uv_790205.jpg http://www.solarviews.com/raw/earth/earthx.jpg 地面がある • 固体表面を持つ 「薄い」大気 • 大気の厚さ << 惑星半径 http://imgsrc.hubblesite.org/hu/db/2001/24/images/a/ formats/web.jpg 地球 太陽系の第３惑星 6378 km 1日 1 気圧 15 ℃ 半径 自転周期 地表気圧 平均気温 大気の組成 • • • • 窒素(78%) 酸素(21%) アルゴン(0.9%) 水蒸気(0~0.2%) 地球の特徴： 海の存在 表面の7割を占める • 地球は「水惑星」 生命誕生の舞台 冬の寒さ, 夏の暑さ を緩和 http://pic9.ten.thebbs.jp/1081768615/x7 火星 太陽系の第４惑星 半径 3397 km 自転周期 1 日 地表気圧 0.006 気圧 平均気温 – 53℃ 大気組成 • 二酸化炭素(95%) • 窒素(2.7%) • アルゴン(1.6%) http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03154 火星の特徴： 寒冷乾燥した地表 「砂の惑星」 • 地表は砂とれきに覆われている 寒冷、乾燥な気候 • 地表に液体の水は存在しない http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA05630 火星の気象観測 人工衛星を火星へ Viking 1 Mars Global Surveyor http://nssdc.gsfc.nasa.gov/image/spacecraft/viking_lander_model.jpg http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/marsurv.html 火星の気象の特徴 大気の渦 • 地球の台風のような渦が存在 大気が「凍る」 • 大気主成分の二酸化炭素が冬極で凝結 ダストストーム • 惑星全体を覆う砂嵐の発生 大気の渦 http://agora.ex.nii.ac.jp/digital-typhoon/wnp/by-name/200408/0/512x512/GOE904063003.200408.jpg http://nssdc.gsfc.nasa.gov/imgcat/hires/vo1_783a42.gif 火星大気の渦 http://mars3.jpl.nasa.gov/mgs/msss/camera/images/8_10_99_releases/moc2_172/ 火星の気象の特徴 大気の渦 • 地球の台風, 低気圧のような渦が存在 大気が「凍る」 • 大気主成分の二酸化炭素が冬極で凝結 ダストストーム • 惑星全体を覆う砂嵐の発生 極冠の形成 北極冠 南極冠 http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA02393 http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpegMod/PIA02800_modest.jpg 火星の気象の特徴 大気の渦 • 地球の台風, 低気圧のような渦が存在 大気が「凍る」 • 大気主成分の二酸化炭素が冬極で凝結 ダストストーム • 惑星全体を覆う砂嵐の発生 ダストストーム 2004/10/22 1977 http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA02985 http://earthobservatory.nasa.gov/NaturalHazards/natural_hazards_v2.php3?img_id=12545 火星のダストストーム(1) 2002/05 http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA04050 火星のダストストーム(2) http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA03173 http://tes.asu.edu/webdata/dust_mov/dust_frame.gif 火星の気象の特徴 大気の渦 • 地球の台風, 低気圧のような渦が存在 大気が「凍る」 • 大気主成分の二酸化炭素が冬極で凝結 ダストストーム • 惑星全体を覆う砂嵐の発生 ダストストームの謎 起こる年と起こらない年がある • 南半球が夏のときによくみられる 原因はまだよくわかっていない • いろいろな説がある 大気全体の循環が強まる ダスト台風モデル 大気中の波動の重ね合わせ 昔の火星は温暖だった？ 水が流れてできた ような地形が多数 存在 http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA00170 火星の海の想像図 http://photojournal.jpl.nasa.gov/jpegMod/PIA02031_modest.jpg マーズローバー 水の証拠を探しに マーズローバーの降りた場所 オポチュニティ ビーグル2 スピリット スピリットの降りた場所 水の存在を示す鉱物 鉄みょうばん石と赤鉄鉱 K2Fe63+(SO4)4(OH)12 Fe23+O3 水が存在できるほど 温暖だったか？ 昔の太陽は今よりも暗かった • 昔の火星は今よりもっと寒いはず 本当に温暖だったのか？ • Yes:厚い二酸化炭素大気による温室効果 • No: 大気量が増えた分だけ凝結 • 現在も活発な研究, 議論の的 冷えてしまった理由 大気の散逸 • 温室効果の減少 火成活動の衰退 • 約10億年前に停止 • 温室効果ガスの供 給が止まる • 小さな惑星ほど内部 が早く冷える まとめ: 火星の気象と気候 火星の気象 • 台風のような大気の渦 • 大気の凝結と極冠の形成 • 惑星全体を覆うダストストーム 火星の気候 • 現在は寒冷, 乾燥な気候 • 昔は海が存在できるほど温暖だったかも 現在も研究, 議論の的 なぜ火星を調べるのか 地球のことをもっとよく知りたい • 地球はなぜ地球なのか？ 地球だけを調べてもわからない • 他の惑星と比べることで地球の個性がわ かる
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