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| ミランコヴィッチメニューへ戻る 一般大気循環理論 224p ロシア語 モホフ、A.V。エリセエフ、K.M.。 シャンタリンスキー https://core.ac.uk/download/pdf/197368962.pdf 第１章 第2章 第3章 第4章 第5章 第6章 第7章 参考 第６章 太陽系の惑星大気の循環の特徴 6.1 惑星の大気中の帯状循環とその維持 6.2 太陽系の惑星の大気の熱力学的レジーム 6.1惑星の大気中の帯状循環とその維持 このセクションを書くとき、広く知られている研究が太陽系の大気@惑星の物理学とダイナミクスに使用されました（Golitsyn、1973; Moroz、1978; @ Kondratyev、1983; Monin 、1988; Marov、1989; Kislov、2001など）。@レビュー作業（Onishchenko、Pohotelov、Astafieva、2008）では、@惑星大気における大規模な渦と@帯状風の生成の問題が考慮されています。 大気物理学の@主なタスクの1つは、広大な地域の天気と気候を決定する、地球の大気循環の要素の記述であることに注意してください。コリオリの力が支配的な惑星の大気中の動的プロセスには、帯状の風と乱気流の自然発生に関連する共通の特徴があります。 地球の大気と海洋の循環は、平均して大きな空間スケールで特徴付けられます。 @ロスビー波のシノプティック渦、およびそれらに関連する帯状風。ロスビー波@の物理的性質は、小さいキベル数Ki≡v/ f L @ << 1および非常に小さいエクマン数Ek≡1/2fLで@支配的なコリオリ力を伴う場の波の大きな水平スケールによるものです。 ここで、vとL- @平面内の波の特性速度と空間スケール、@回転軸に垂直、fはコリオリパラメータです。 -@動粘度。高いレイノルズ数で@大気に存在する乱流運動が、@生成の渦と帯状電流の理由です。 Taylor-Proudmanの定理によれば、このような条件下での運動は、@回転軸に垂直な平面での2次元運動の重ね合わせと@回転軸に沿った均一な運動である必要があります。@シノプティック運動の特徴的なスケールは@の高さを大幅に超えています。 @シノプティックモーションをβ平面近似@（ロスビー波）の波として記述することを可能にする大気。このような波は、大気中または海洋中のロスビー-オブホフ半径@（変形半径）に匹敵する総観規模の波枝@に対応します。 15º緯度での地球大気中のロスビー-オブホフ半径は約8000 @ 149 @ kmであり、緯度が中緯度では約2000 km @に、外洋では50 kmに減少します。これは、@よりも大幅に高くなります。大気の緯度または海の深さ。巨大惑星木星と土星の大気では、ロスビー-オブホフ半径は約6000 kmであり、これも大気の厚さよりもはるかに大きいが、これらの惑星の半径よりもはるかに小さい。 大きな惑星のもう一つの@特徴的な特徴は、帯状の@風の子午線方向構造で明確に表現された@周期的です。 @木星の帯状風速の振幅値は約100ms @ -1に達し、土星では-200 ms @ -1に達します。@長寿命のシノプティック渦（サイクロンと@高気圧）では、物質が捕獲され、転送されます。 @渦で長距離に。 この特性は、圧力、気温、風速などのダイナミクスにおける重要な役割を決定します。@地球の大気では、サイクロンと高気圧は、数百から数千@キロメートルの特徴的な空間スケールと、数日からの寿命を持っています。 @数週間に。シノプティック渦は、@渦内の物質の回転速度に匹敵する5〜10 m s @ -1のオーダーの速度@でドリフトします。ほぼ平坦な（2次元の）運動の性質、および@ゆっくりとした回転、ロスビー波の渦は、@小規模な（大気の高さと比較して）竜巻@または台風のコアとは大きく異なります。本質的に3次元の動きであり、惑星の回転よりも速い循環です。@現在、帯状風の生成の問題には2つの主要なアプローチがあります。 最初のアプローチは、@ 3D熱対流に基づいています。最近開発された2番目のアプローチは、小規模なロスビー波のパラメトリック不安定性に基づいています。 2番目のアプローチによると、ロスビー波の小さなスケールから帯状風の大規模な@構造への@エネルギーの移動は、小さな@空間的および時間的スケールで平均化された乱流脈動のレイノルズ応力のテンソルによるものです。このプロセスは、小規模な@カオスから@通常の大規模構造が形成された結果としての2次元@異方性乱流の理論における逆乱流カスケードの@パラダイムです。 実験室での実験と数値シミュレーション、および@分析手法は、@ 2D順圧大気で帯状風を生成する@ 150 @帯状メカニズムを生成するためのパラメトリックメカニズムをサポートします。@帯状風生成のこのモデルについては、@近似で説明します。 浅い大気の@大気中のせん断帯状風または@海洋の流れの存在は、正面の@シノプティック渦を生成するメカニズムに関連しています。惑星の大気中の気象観測が示すように、不安定な帯状の風@は、いわゆる蛇行を生成します-カールとスケールのある曲線の形の幾何学的な装飾@ m数百@から数千キロメートル。帯状風から遮断された蛇行は、サイクロンおよび高気圧性の渦に変換されます。ジェット帯状風の分野でのサイクロンおよび高気圧に変換される蛇行の生成は、大規模な渦の生成と完全に類似しています。海、@は渦形成メカニズムの統一を示します。@湾岸河川から切り離された特徴的な寸法@約300〜400 kmの蛇行は、右側では冷たい高気圧性渦に、左側では暖かい高気圧性渦に変換されます。 メイン@ジェット。蛇行の生成とそれに続く渦の分離は、せん断速度ストリームにおけるレイリー（ケルビンヘルムホルツ）不安定性の発達の結果です。@気象衛星の使用により、大気プロセスの観測が大幅に容易になりました。テレビ、@衛星の赤外線および放射測定装置@は、シノプティック渦と風（流れ）の観測、@温度、空気湿度の分布の測定、@風の大きさと方向の推定を可能にします。 @衛星の数の増加、およびそれらに設置された機器の量と質@、および静止軌道@低軌道衛星からのデータへのアクセスの増加は、@大気運動のダイナミクスを均一に研究するための好ましい条件を作成します。世界中で@を観測しました。 6.2。惑星の大気の熱力学的レジーム@太陽系@ここ数十年で、集中的な宇宙研究は、太陽系の惑星の@物理的状態とダイナミクスの理解を大いに深めました。 @ 151 @気象学者は、惑星の大気、@天気、および気候に特に関心があります。だから、K。ヤ。 Kondratyev（1990）は、惑星気象学の主題は、大気の組成（特に雲の特性）の規則性、それらの熱レジームとダイナミクス、惑星表面の特性、および相互作用の詳細の研究であると述べています。 下にある表面のある雰囲気。他の惑星の研究@は、地球の条件と比較して極端な条件での大気@プロセスの本格的なモデリングの可能性を開きます（ゆっくりと回転する@金星と急速に回転する巨大惑星の強力な大気、薄い大気@火星、違い大気と条件の化学組成@雲の形成）。これはすべて、地球の大気中のプロセスの法則の理解を深めるのに役立ちます。 惑星の状態に関する多くの有用な情報が、@自動惑星間ステーション（AMS）、@電波物理法、電波天文学法などを使用して取得されました。 、すなわち@実験的な空間方向が形成されました。@しかし、惑星の大気とダイナミクスの一般法則は、次元と類似性の理論の方法@（Golitsyn、1973）、数学モデリングの方法を使用して得られました。@主題太陽系の一部は地球に影響を及ぼします。 特に、それらは地球の気候に変化を引き起こします。地球と月、太陽、および太陽系の惑星との重力相互作用の研究は、1年から数十年の期間の太陽気候のこの効果の変動によって引き起こされることを示しています。それらの影響は、緯度によって異なる形で現れます。したがって、高緯度では、月の章動によって引き起こされる18。6年の周期の振動が支配的です。@低緯度では、木星、火星、および火星の影響により、周期が5.34および2年のいくつかの弱い高調波が現れます。金星。 これらの影響によって作成された太陽気候の擾乱の振幅は、0.1％を超えません。これらの変動は、太陽活動の影響とは関係ありません（Kislov、2001）。太陽系には9つの大きな惑星が含まれ、57の衛星が楕円軌道で巨大な星を周回しています。惑星は2つのグループに分けられます：@ 1）地球のような惑星（水星、金星、地球と火星）、@ 2）巨大な惑星（木星、土星、天王星、海王星）。地球型惑星@は太陽の近くにあり、サイズと質量が小さく@ 152 @密度が高く、@軸を中心にゆっくりと回転し、ほとんどすべての物質がリソスフェアに集中しており、大気@はごくわずかな割合を占めています。 総質量の。内部ソース@は非常に弱く、表面と@大気の熱バランスには影響しません。これらの惑星は、化学組成、内部構造、太陽から受ける熱量の点で互いに近接しています。 @雰囲気で行われるプロセスも同様です。これらの惑星の比較研究は、私たちの地球で起こっていることの多くをよりよく理解するのに役立つので、特に興味深いです（Moroz、1978）。@表6.1は、太陽系の惑星の軌道特性に関する情報を提供します（ Dmitriev、Belyazo、@ 2006）。 表6.1 太陽系の惑星の現代の軌道特性  上の続き  （Sorokhtin、2007）によると、外殻の高密度の気体および液体の水は、重力場が気体分子を保持することができ、表面温度が氷の融点を超えているが、氷の融点を下回る比較的巨大な惑星にのみ存在できます。 水の沸点。太陽系のすべての惑星の中で、地球だけがそのような@ 154 @条件を持っています。したがって、水星は、その低い@質量（地球の質量の0.06）と太陽に近いため、その@大気のすべてを失っています（水星の大気圧<2・10-14 @ atm）。 金星@は高密度の大気（〜90 atm）を持っていますが、大きな温室効果@効果により、その表面温度（〜470°C）は@水が気体（流体）状態に遷移する臨界温度@（ 374°C）。火星の質量は地球で0.11質量であり、非常に希薄な大気（〜6・10-3 atm）しか保持しておらず、この冷たい惑星の水圏は凍結状態にあります。 太陽系の外側の惑星（木星、土星、@天王星、海王星）は非常に高密度の大気を持っていますが、@には水圏がありません。@巨大な惑星は太陽から遠く離れており、@巨大な塊と高密度の強力な大気を持っています。 それらはすべて@軸回転速度が速い。太陽熱@はこれらの惑星にほとんど到達しません。木星では@ 0.018・103 W / m @ 2 @、海王星では0.008・103 W / m @ 2 @です。@太陽系の物質の大部分@は太陽自体に集中しています。 99％。惑星@は総質量の1％未満を占め、巨大惑星は太陽系のすべての惑星の質量の99％を占めます（図6.1）。@地球に近いため、地球型惑星で最も研究されている惑星金星と火星です。 作品に続いて、これらの惑星に関するいくつかの一般的な情報を@与えましょう（Eaglet、1991; Moroz、1978; @ Kondratyev、1990）。@金星はその軸の周りを非常にゆっくりと回転します：243。16日で1回転します。は実質的に軌道面に垂直です（軌道面に対する赤道面の傾斜角εは177°です）。 @軌道離心率の値が小さい場合（e = 0.0068）、これにより、その年の@シーズンがなくなります。 その回転は反対（地球に向かって）です、すなわち。太陽@は西に昇り、東に沈みます。金星の太陽時の持続時間@は地球117日です。@金星は巨大な密度の強力な大気を持っています。@惑星の表面の圧力は100atmで、これは@海の深さ1000mでの圧力に相当します。  図： 6.1。 太陽、惑星の軌道、惑星の相対的なサイズ 金星は地球の2倍の熱を受け取ります。金星の太陽定数は2620W / m2です。二酸化炭素は金星の大気の質量の97％を占め、酸素-0.01％、窒素-2％、水蒸気-0.05％です。太陽スペクトルの場合、二酸化炭素の大気は透明です。高さによる温度の分布は、乾燥断熱法則に従って発生します（乾燥断熱勾配は10°С/ kmです）。金星の表面近くでは、風速は3 m / sと低く、大気中の風速は約100 m / sで、大気は4日間で完全に回転します。雲量は35〜70 kmの層にあり、下の層は80％硫酸（H2 SO4）です。雲の平均含水量は0.5g / m 3で、最大値は1 g / m3に達します。雲層の温度は365K、大気圧は1.2 105Paです。 金星雲と陸域雲の存在の特徴と条件は類似していると結論付けます（陸域雲の含水量は0.3〜2.0 g / m 3の範囲で変動します）。 Schubert et al。（1977）が指摘しているように、理論的推定により、金星の次の特徴が最も重要であるという結論に至りました。 1）156大気の上層と下層の循環の違い（遷移層40-60 km、その境界で強い乱流があります）; 2）すべての高度での熱移流の重要な役割。 3）上層大気の日中および緯度方向の有意な変動により、昼夜と赤道極の温度コントラストが同等になり、子午線風と帯状風が同等になります。 4）加熱の子午線変動によって引き起こされる、下層大気のごくわずかな日変化とハドリーの遅い子午線循環。 5）大気の深層の断熱的で非乱流の構造。 6）惑星の昼間から夜間への熱圏の循環。 7）年率の欠如。 8）コリオリの力の影響が比較的弱い。 金星には小さな水平方向の温度勾配があります。惑星のさまざまな回転速度を設定して実行された地球上のGCAの数値モデリングにより、さまざまな惑星のRCAの主な特徴はそれらの回転速度の違いによって説明できると結論付けることができました。したがって、金星の状態に対応する最大117日までの自転周期の増加は、2つの結果につながります。 1）コリオリの力の大幅な減少。 2）暖房と冷房の局所的な病巣の形成に対する日射量の日々の変動の影響の大幅な増加。これらすべてが、地球の大気に特徴的なサイクロンと高気圧の侵食、温暖な緯度のジェット気流の狭小化、極へのシフトと散逸、ハドレーセルの惑星全体への広がり、そして強い帯状の形成を引き起こします（ 4日間）上層大気の金星に典型的な循環。ローテーション期間を10時間に短縮。 （木星とのアナロジー）はコリオリの力を増加させ、木星の特徴である強い帯状風の交互の帯のシステムの形成を引き起こします（Kondratyev、Krupenio、Selivanov、1987）。 火星の大気は、95％CO2、3％N2、1.6％Ar、0.03％H2Oです。大気にはエアロゾルも含まれており、凝縮性（CO2、H2O）のものもあれば、ダスト粒子のものもあります。表面温度は160から300Kまで変化し、表面の圧力は5から10hPaまで変化する季節変動を経験します。火星の太陽定数は590W / m 2（Te = 214 K）です。 傾斜=25.2º。これは、かなり大きな離心率（e = 0.0934）とともに、熱レジームの季節的特徴における重要な要素です。火星の温室効果（PE）はCO2によって提供され、主な役割は15μmバンドでの放射線伝達のプロセスによって果たされます。 CO2吸収スペクトルの透明度ウィンドウは広いです。ここでは、水蒸気がPEに寄与しています。火星で最も一般的な現象の1つは、砂嵐です。実験室での研究では、火星の土壌の粒子の上昇は、30〜60 m / sを超える風速で可能であることが示されています。地球規模の砂嵐の発生に寄与する重要な要因は、火星軌道の大幅な伸びです。太陽から惑星までの最短距離では、日射量が40％増加します。ほこりは大気を満たし、その光学特性を大幅に変えます。大気は表面からではなく、太陽放射の吸収によって加熱されます。 大気のほこり、ほこりによる太陽放射の吸収による加熱、および風の相互作用は、火星の大気の条件で機能する最も重要な正のフィードバックを表しています。 ANDで。 Moroz（1967）は、火星の熱状態を特徴付けるいくつかの計算を実行しました。彼の意見では、惑星物理学の主題は、惑星の物理的特性の研究です：表面と大気の温度、大気組成、密度、垂直構造、雲層の性質、大気循環。特に、V.I。フロストは、吸収との瞬間的なバランス方程式を使用して、土壌の熱伝導率と大気の影響を無視して、火星の表面の温度を推定しました。 放射線。 太陽が天頂にある点（ひまわり点）については、）1（2 44およびoen A RET 未了  ここで、Eoは太陽定数、Rは天文単位での太陽までの距離、Auはスペクトル全体で積分的に平均化された球形アルベドです。 惑星の球形アルベドは、入射する方向に対する全方向に反射する太陽放射フラックスの比率です。 Teが惑星のすべての点で同じである場合、つまり、温度は距離の平方根に反比例します。  テーブル 6.2は、ヒマワリポイントの式（6.2）によって計算された理論上の有効温度、および日中の半球の平均温度と惑星の表面全体の平均を示します。 表6.2 火星Teの理論温度、ºK  土壌の大気循環と熱伝導率は、理論値と比較して実際の温度を低下させるはずであり、CO2バンドの温室効果はそれを増加させます。火星の大気は薄く、エアロゾルの濁りがわずかにある条件下では、火星の表面に太陽の光線が自由に照射されます。下層を加熱する温室効果は、対流（a®=4.3оС/ km）によって制御され、その発達は正午の高さで最も活発になります。 日中の気温の変化は50°Cを超え、火星の表面は日中よりも夜の方が約100°低くなります。太陽系の体の生命の探索の問題は特別なままです。実際、この問題は古くから科学に直面してきました。私たちの時代では、それはほとんどの場合、火星に関連付けられています。 20世紀の最後の3分の1。そして21世紀の最初の10年間。オートマトンの多くの遠征隊が火星に送られました。その主な任務は、生命の兆候を探し、その存在の可能な環境を研究することでした。 宇宙船を使って撮影された火星の最初の写真から44年後の今日、唯一の明確な答えは残っています：生命の兆候は見つかりませんでした-楽観主義者は生命の存在の可能性とそれを探す新しい方法のためにますます多くの場所を提案し続けています。 方法自体はより洗練されてきており、生命を探す代わりに、はるか昔に姿を消したか、おそらく決して現れなかったかもしれない159の生命の痕跡を探すことに目を向けています（Zeleny et al。、2009）。テーブル6.3は、地球型惑星に関するいくつかの情報を提供します。 表6.3 地球型惑星の気候要因  地球型惑星の金星、地球、火星は多くの点で似ていますが、違いがあります。金星とマリナー宇宙船の助けを借りた直接測定によって、主に大気の二酸化炭素組成と惑星の表面の高温（約740K）が検出されました。 分光データは、雲の覆いの上の水蒸気含有量が非常に低いことを示し、ラジオ天文学的測定は、金星大気の下層の水蒸気含有量が低いことを示しています（金星の大気中のその総含有量は103〜104倍であると想定されています）地球よりも少ない）。 同時に、水蒸気は光学活性であり、放射レジームで重要な役割を果たします。金星のもう一つの特徴的な特徴は、その軸の周りの非常に遅い（そして方向が反対の）回転です。金星での惑星の自転の偏向力（コリオリの力）が小さいため、ハドレーセルの形の閉じた循環は、惑星の大気のほぼ全体（そして地球では熱帯帯のみ）を覆っています。 AMSデータは、金星の雲の上の大気における大規模な気流の豊富なシステムを明らかにしました。 金星では季節の変化はありません。激しい大気循環のため、小さな水平方向の温度勾配が見られます。パイオニア・ヴィーナス・オービターのデータによると、金星の大気循環は、各半球に、極の上に渦の中心がある雲の上大気中の大脳半球のような循環の存在を明らかにしました。 以下が発見された。1）雲量の上限のレベルでの帯状輸送速度の有意な経年変化。 2）太陽点の方向の低緯度（最大20º）での最小風速に対応する、太陽条件付きの潮汐の兆候。 3）2つのベガ気球（7°Nと7°Sの近くの高度約53 km）のドリフトの観測結果は、速度が3 m /に達した激しい垂直運動の存在についての結論に至りました。 s。金星循環の主な特徴は超回転です。 火星では、地球規模の砂嵐が気候形成に与える影響の研究が特に興味深い。火星の特徴は、海がなく、非常に希薄な大気であるということです。陸域と火星の大気の共通の特徴は、コリオリの力の重要な影響、気象要素の日変化と年変化の存在です。重要な違いは、火星に海がないこと、安定した雲量、低水蒸気量です。 表面近くの火星大気の密度が低く、高い旋光度を特徴とする二酸化炭素が優勢であるため、火星の状態では、GCAに影響を与える要因として（動的なものと比較して）放射プロセスの重要性がはるかに高くなります（反対の状況は金星と木星に存在します）。高さ50kmを超える金星のOCAの主な特徴は、大気の超回転であり、最大100 m / sの速度での帯状循環であり、低高度では大きな帯状風が観測されます。 子午線風成分は大幅に少なくなります。雲量の上限の高さで10m / s以下です。水平方向の温度コントラストは比較的小さいように見えます。惑星の161番目の昼と夜の温度の差は10K以下ですが、赤道と極の温度の差ははるかに大きくなっています。惑星波の存在の兆候があります。 ヤングとポラックは、金星のOCAの3D16レベルモデルを開発しました。異なる惑星の大気は、それらの違いにもかかわらず、場合によっては類似点があります。したがって、すべての惑星の大気中の垂直方向の熱交換は同じであり、これは高さによる温度分布の一般的な規則性につながります（Kislov、2001）。木星と土星の巨大惑星は、内部の惑星とは根本的に異なります。 非常に高い圧力と温度の条件下でのこれらの惑星の腸内の物質の振る舞いは、同じ物理法則に従いますが、地球の穏やかな条件で知られているものとは大きく異なります。最初の降下ビークルはすでに木星の大気圏で機能しており、この気液惑星に関する既存の考えと多くの矛盾を発見しました。 木星と土星は、他の星によって発見された惑星の研究において、別の点でかけがえのないモデルであることが判明しました。たとえば、巨大な太陽系外惑星で観測されるべき磁場の多極構造は、木星と土星にも固有であり、水素のメタライゼーションのレベルに関連しています。 同時に、天王星と海王星の惑星-海である天王星型惑星の質量は、水素が金属状態に移行するのに十分な大きさではありませんが、有限に関連している可能性はありますが、多極性の兆候があります惑星の内部の物質の伝導性。地球質量318個の木星は、主に水素（大気中71質量％）とヘリウム（25質量％）で構成されています。木星の小さくて非常に密度の高いコアの質量は、ほとんどのモデルで5〜10個の地球質量であると想定されています。惑星の中心の圧力は非常に高く、70Mbarに達します。しかし、さらに高く、0.8で、半径 そして惑星では、圧力が非常に大きいので、水素が金属相に移行するのに十分です。土星の質量ははるかに少なく、95個の地球質量です。土星は基本的にヘリウムをドープした水素ガス球です。水素の金属相は、惑星の半径の約0.6で発生します。天王星と海王星の組成と構造は非常に近く、主に「氷」のコア、世界の大洋、そして比較的薄いガス殻です。天王星と海王星の質量は、それぞれ14.5と17.2の地球質量です。 162すべての外惑星には多数の衛星があります。その中でも、木星のガリレオ衛星であるイオ、エウロパ、ガニメデ、カリストは、そのサイズ、質量、および多数の特徴で際立っています（Zeleny et al。、2009）。非常に興味深いのは、地球の約10倍の大きさであるが、その軸を中心に2.5倍速く回転し、強力な大気と内部熱源を備えた巨大惑星木星です。自動惑星間宇宙飛行場（AMS）「パイオニア10号」と「パイオニア11号」からの観測結果は、木星の雲量の構造が軸対称であり、この構造のいくつかの要素が安定していることを示しました。したがって、大赤斑は数世紀にわたって存在してきました。 ジュピテリアの大気は垂直方向に約100km広がり、約7万kmの深さの液体水素の海と徐々に融合します。下部の木星の大気では、断熱勾配の値に応じて温度が低下します〜2°C / km。木星の雲はアンモニアで構成されています。ベルトとゾーンの存在に現れる木星のOCAの明確に顕著なゾーニングは、主に、急速に回転する惑星でのコリオリの力の大きな値によるものです。 この場合、内部熱源は、観測された雲量のダイナミクスによって示される、大規模な大気の動きにさらに大きな影響を与える可能性があります。 F. Busse（1984）によって実施された木星のOCAの数値モデリングは、惑星の高温の内部から大気の外部への対流による熱伝達が木星を支配しているという結論に至りました。 この場合、コリオリの力は対流を「ねじり」、惑星の自転軸を中心とする同心円筒の形成を引き起こします。シリンダーが表面を横切る場所で、縞模様のジェット気流が形成され、ゾーンとストライプの存在を説明します。 GCAの地球モデルは、渦からジェット気流へのエネルギーの遷移を想定しているため、木星には実装できません。 これは、大気の動きが大気の薄層によって制限されている場合にのみ可能です。さらに、地球には木星にはまったくない堅固な底壁があります。この惑星の斑点と楕円形の観測は、これらの現象が単一の波（ソリトン）に類似していないことを示しました。そして、それらは地球との類推によって163であるはずです。特に、ソリトンでは起こらない、楕円と環境との相互作用があります。惑星大気の最も重要な特徴の1つは、気団の大循環です。 A.S.に従って考えてみてください。モナン（1988）。地球、火星、金星の大気循環は、下にある表面の長波放射による、そして直接短波太陽放射によるそれらの加熱の空間的不均一性による大気ガスの傾圧性のために作成されます。空気が熱くなると、空気は膨張して質量が増加し、一定の高さで圧力が上昇します。 暖かい地域の高度での圧力の上昇により、上のレベルの空気が冷たい地域に流れ込みます。より低いレベルでは、この場合、暖かい領域への補償空気漏れが形成されます。赤道帯と地球の温帯緯度の間のこのような循環は貿易風と呼ばれます。地球と火星では、コリオリの力が赤道から東の上のレベルの極に空気の流れを変え、温暖な緯度の上層大気（および熱帯の地表貿易風の西向きの成分）で西向きの輸送を形成します）。 気象測定の蓄積された多数のデータは、子午面循環の「輪」が弱すぎて、地球上で観測された非常に強い帯状循環（平均で約±35ºの緯度と約12kmの高さの亜熱帯ジェット気流を含む）を定量的に説明できないことを示しています。 、有効幅300〜400 km、厚さ1〜2 km、速度60〜80 m / s以上-190m / sの登録記録）。 定量的な説明は、共観プロセスの役割を考慮に入れることによってのみ得られました。これは、シノプティック渦を微視的乱流として解釈し、子午線熱伝達と子午線運動量フラックスを実行するDefant（1921）によって初めて行われました。 GCAにおける帯状流の役割は、惑星の回転角速度に大きく依存します。その値は、回転マッハ数PCrro/によって便利に特徴付けることができます。ここで、roはの半径です。惑星、Crはその大気中の典型的な音速です。惑星の164の遅い回転で（例えば、Venで ereP=6310）、大気循環への直接的な影響は小さく、主にヒマワリと反太陽点での加熱の違いによって決定されます。高速回転（たとえば、木星P= 17）では、大気循環における帯状流の決定的な役割を決定します。地球上では、П= 1.4であり、これにより、一般的な大気循環の詳細、つまり帯状循環とモンスーン循環の役割の比較可能性が決まります。 後者は、季節変動を経験している大陸と海の大気の加熱の違いによって作成されます-大陸は夏は暖かく、冬は海よりも寒いです（季節性は子午線循環にも現れます：季節ごとに1つしかありません貿易風セル-赤道から夏側に上向きに動き、冬半球の亜熱帯で下降し、冬側への熱の移動を確実にします）。火星の冬の循環の特異性は、その薄い大気の質量Mの大部分（Ps〜6hPaの表面の平均大気圧および重力加速度g = 370 cm / s2がM =である）という事実にあります。 Ps /g≈16g/ cm 2）は低い場所（主に北半球、平均して南半球より2 km下）に集中しており、地形の役割を強化しています。さらに、地球規模のダストストームは火星に特有であり、主に南半球のソルスティス期間中に南熱帯の高原で発生し、それらが下層大気で生成する冷却のために伝播します（「反温室効果」）。 これは熱風（地表近くで渦巻くサイクロンと上層大気での高気圧）を生成し、それが大気中に新しい量の塵を発生させます。金星は非常に強力な大気を持っており（Ps〜90 kg / cm2およびg = 980 cm / s 2で、M≈100kg/ cm 2が得られます）、主に二酸化炭素で構成され、非常に強い温室効果（温度地表での気温は約470°C、熱帯圏の厚さは58 km、高さ35〜65kmの雲層です。金星の適切な回転、非常に遅い-243日の期間で、太陽の周りの革命に戻ります。 一方、地球上の太陽の日数は117日に相当します。このような条件での大気循環は、主にヒマワリと反太陽点の間で発達するはずです。この165は、S.S。の数値モデルを使用した計算によって確認されます。 Zilitinkevich、A.S。モニーナ、V.G。 Turikova、D.V。チャリコフは1971年に実行され、大気の大きな熱慣性のために、上向きの動きの領域はヒマワリのポイントより遅れて、夕方のターミネーターと下向きの動きの領域に45度シフトします朝のターミネーターの近くの夜側にあります。昼と夜の表面温度の平均差は1°Cに等しかった。 「マリナー10号」宇宙船（1974年）の写真によると、ヒマワリの地点の近くでは、緯度が±20度、経度が80度以上の雲の細胞構造による絶え間ない擾乱があります。金星の大気の循環の特定の特徴は、宇宙に逃げる紫外線の雲の観測から検出された、その上層の速い（4日間の周期で惑星自身の回転と同じ方向の）帯状循環です。 約60kmsの大気圧より400hPa未満の層からのみ。これは、惑星のゆっくりとした回転中の大気の深い加熱によって説明できます。 これにより、帯状循環のインパルスを伝達する傾斜した対流セルが作成されます。 「大気」という用語でさえ、木星にはあまり当てはまりません。この惑星は、太陽のように、主に水素とヘリウムで構成されています（それらの比濃度は約4：1です）。最初の近似でのその内部構造は、半径に沿った線形密度分布を持つ断熱モデルによって記述されます）/ 1（4оorrat0.2 <r / ro <0.98、ここでо= 1.332 g / cm3は平均密度、ro≈70,000kmは平均半径です。 物質は同じ気液相のいたるところにあります（r / ro <0.02で固体のケイ酸塩コアが形成されると想定されます）。 r / ro〜0、8）物質はイオン化され、密度が急上昇することなく連続的に金属化されます。この深い導電性の気液物質の電流は、木星の観測された強い磁場の生成を提供します。 木星の「ホット」モデルは、その表面温度の測定によって確認されます。これは、方程式から決定される平衡温度Trよりも著しく高いことがわかります。  ここで、fは1に近い放射率、= 5.67 x 10-8 W /（m @ 2 K4 @）-@ Stefan-Boltzmann定数、左側は出力@放射束です。 Io-太陽定数、木星では地球の27分の1です。 A-アルベド（可視光で0.45に等しい）; qは、同化された太陽放射のフラックス@、Tr @≈109Kです。赤外線放射の表面温度の測定値は、@平均T≈129Kであり、暗いバンドのいくつかの場所（@の深さがカバーされていない場所）で得られました。雲）-200-310 Kでも。@これは、A.S。モニノ、その木星には内部の@熱源（おそらく進行中の圧縮の熱）があります。 @それらが生成する放射フラックスは@（1.8 ... 2.0）I®で推定されます。 @対流によって実行されると想定するのは自然なことです。写真は、木星の極域の細胞対流@構造を明らかにしています。対流は惑星内部の@断熱構造を形成します。 @木星（および他の大きな惑星）は非常に@非常に速く、緯度差の適切な回転@（赤道は軌道面に対してわずか3º05 'だけ傾斜しています）。@循環目に見える表面で観測されたのは@帯状で、赤道に平行な明るい帯@（アンモニア氷の雲）と暗い赤みがかった縞@で構成されており、時間の経過とともにある程度の変動が見られます（通常は年々ですが、最大104のサイズの詳細もあります）。 @ km @わずか103 @ sの変化）。 @ゾーニングの準恒久的な違反は、南@熱帯地帯の大赤斑であり、40 x 13千kmと@高気圧性渦度を測定し、明らかに長寿命のシノプティック渦を表しています。縞模様の@構造は、ゾーン内の@上向きの動きとストリップ内の下向きの動きを伴う対流フレームによって説明される可能性があります。@循環は別々のゾーン電流に分割され、@境界で速度ジャンプがあります（時には巨大で、@は速度よりも大きい）音速）。彼らの推測の説明は、@大きなシノプティック渦の異方性限界である可能性があります。 @赤道加速は、グローバルな効果@小さなシノプティック渦によって作成された負の粘度@シノプティック渦、速度ジャンプ-交互の効果@正と負の粘度のゾーンです。@研究（Kondratyev、1990）では、地球、火星、金星の大気の@循環は@baroclinicであり、地球の熱帯の大気のみが@対流循環の例として役立つことができると述べています。惑星全体の規模での対流@循環の単純なシステムは、内部熱源が支配する@木星と土星でのみ実現されます。 @これらの惑星での循環の次の一般的な特徴に注意してください。@ 1）軸対称の縞模様の惑星雲システム; @ 2）強い赤道ジェット気流; 3）同様の物理的@パラメータ（回転速度、高アルベド-約0.6、小さな@軌道離心率）。同時に、違いがあります：1）軌道面に対する軌道傾斜角が異なる（木星で3º、@土星で27º）、2）土星が受ける太陽@放射は木星の4分の1ですが、そのジェットストリームは4倍@強烈であり、これは日射ではなく@内部熱源の主な役割を示しています。 @ AMS @ Voyagerによる土星の大気のリモートセンシングにより、フィールド@温度の半球間非対称性の存在が明らかになりました。上部熱帯圏（北半球は南部よりも寒かった）、これは年間の温度変化の存在を示しています 第7章につづく |