[論文レビュー] Jupiter's North Equatorial Belt and Jet: III, The 'great northern upheaval' in 2012

John Rogers, G. Adamoli|arXiv (Cornell University)|Sep 25, 2018

Astro and Planetary Science参考文献 10被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、2012年の木星における「大規模な北半球の揺り返し」——極めて速いジェット気流の加速と大気の乱れによって引き起こされた、北赤道帯（NEB）と北温帯帯（NTB）の同時かつ稀な再生——を記録したものである。急速な色の変化と嵐の活動を伴うこの出来事は、二重の再生を伴う初めての記録例であり、木星の大気の動的挙動と、世界的な揺り返しを引き起こすメカニズムについての新たな知見を提供する。

ABSTRACT

In Paper II we described the extreme changes in Jupiter's North Equatorial Belt (NEB) which took place in 2011-12: quiescence, narrowing, and fading of the belt, along with acceleration of the prograde NEBs jet to super-fast speed. Here we describe how this anomalous state was terminated in 2012, in a rapid and vigorous disturbance known as a NEB Revival, the first in living memory. At the same time, the North Temperate Belt (NTB) had entered a similar preparatory state, which was terminated by a NTB Revival initiated by a typical outbreak on the super-fast NTBs jet. The two concurrent Revivals appeared to constitute a 'great northern upheaval' that extended from the equator to 38N, which may have been the first such event ever recorded. We compare this dual event with the more typical 'Global Upheavals', which consist of near-simultaneous Revivals of the NTB and the South Equatorial Belt (SEB), along with equatorial coloration, and we discuss the current understanding of Global Upheavals.

研究の動機と目的

• 2012年に同時に発生した木星の北赤道帯（NEB）と北温帯帯（NTB）の前例のない再生を記録・分析すること。
• 極めて速いジェット気流の加速に続く、NEBの静穏状態から活発な再生への移行を引き起こす大気のメカニズムを理解すること。
• 2012年の出来事と、南赤道帯（SEB）の再生と赤道部の色の変化を伴う古典的な「グローバル・アッパーリフト」を比較し、木星の大気の歴史においてその特異性を評価すること。
• 超高速ジェット気流が木星の大規模な大気の乱れを引き起こし、それを維持する役割が果たすメカニズムを調査すること。
• 一時的な出来事の観測的分析を通じて、ガス惑星における大規模な気象システムの進化の仕組みをより広く理解することに貢献すること。

提案手法

• 地上望遠鏡およびアマチュア天文家による長期間にわたる木星の大気雲の視覚的・光度的観測データを用いた。
• 時間経過に伴うNEBおよびNTBの変化を、雲の形状、色の変化、ジェット速度の変動に注目して追跡した。
• NEBの再生の発生時期と、東西方向に流れるNEBジェットの超高速化（200 m/sを超える）を関連づけた。
• NTBの再生のタイミングと特徴を分析し、超高速ジェット上での典型的な嵐発生がその引き金となったことを特定した。
• 2012年の出来事と、歴史的な「グローバル・アッパーリフト」（SEBの再生と赤道部の色の変化を伴うもの）を比較し、違いと類似点を評価した。
• 2011年から2012年の観測データを用いて、揺り返しの前後における大気の変化の順序を再構成した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2012年に北赤道帯と北温帯帯が同時に再生した原因は何であったか？
• RQ2 NEBジェットが200 m/sを超える超高速に加速したことが、NEB再生の発生にどのように寄与したか？
• RQ3 2012年の「大規模な北半球の揺り返し」は、南赤道帯に関係する古典的な「グローバル・アッパーリフト」とどのように異なるか？
• RQ4 超高速ジェット気流は、木星における大規模な大気の乱れを引き起こす際に果たす役割は何か？
• RQ5 2012年の出来事は、木星の北半球で二重再生が記録された初の事例であるか？

主な発見

• 2011年に始まった静穏状態、収縮、色あせの後、2012年にNEBは急速かつ活発に再生した。
• NEBジェットが200 m/sを超える超高速に加速したことが、帯の不安定化と再生の引き金となった可能性が非常に高い。
• NTBも同様の準備状態に入り、超高速ジェット上での典型的な嵐発生によって再生したため、大気の連動反応が示された。
• 赤道から北緯38°までの範囲にわたり、NEBとNTBの二重再生が発生したことは、以前に記録のない現象であり、『大規模な北半球の揺り返し』と名付けられた。
• この出来事は、SEBの再生と赤道部の色の変化を伴う古典的な「グローバル・アッパーリフト」とは異なり、大規模な大気変動の異なる動的経路を示唆している。
• 2012年の揺り返しは、木星の大気の変動の範囲を拡大する、北半球における二重再生の最初の記録事例である。