金星現象論: 金星の放射場

目次

11 日射
1.1 波長, 高度依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2 高度依存性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2242 赤外放射2.1 赤外放射のフラックスの見積り . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 赤外放射フラックスの高度分布 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5573 まとめ
3.1 日射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 赤外放射 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

8884 参考文献

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金星現象論: 金星の放射場
地球流体電脳倶楽部

1996 年 7 月 22 日
目次

Abstract
金星の放射場について/riron/genshou/venus/rad/rad.tex

96/07/22(地球流体電脳倶楽部)

金星現象論: 金星の放射場

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1 日射

高度約 65km 以下の, 日射と赤外放射の場について述べる. デ−タは大気中に投入された探査機 (probe) の一点観測によるものである. probe による観測がこの高度以下で行われたのは, 日射の吸収・散乱が 65km 以上ではほとんど起こっていないことと, 雲頂より低いところが見えなかったためだと思われる.

1 日射
1.1

波長, 高度依存性

図 1 は高度別の下向き太陽放射強度の波長依存性を示したグラフである. 各曲線には対応する高度が付してある. このグラフから, 高度 62km 以上では太陽放射の消散がほとんど起こっていないことがわかる1 . また,0.9 ∼ 1.1µm 以外の波長では, 吸収のされ方がほぼ同じと見てよいことがわかる. そこで高度 65km 以下, 波長を広域帯または狭い帯域のデ−タを見ることによって, 日射の高度依存性の全体像を見ることができる.

図 1 に よ る と, 下 向 き 太 陽 放 射 は 波 長 0.5µ で は 高 度 62km か ら 48.6km の 約 13km
で 約 400Wm−2 µm−1 sr−1 消 散 し て い る の に 対 し, 大 気 頂 上 か ら 高 度 62.5km ま で で は 約
100Wm−2 µm−1 sr−1 しか消散していない.
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1 日射

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図 1 . 天頂方向からの日射の波長・高度依存性. 図中の数字は高度 (km)を示す. 縦軸単位中の Sr−1 は単位立体角あたりを表す (Ekonomov etal.1980).

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1.2

高度依存性

1 日射

• 反射
図 2 は太陽放射フラックスの高度変化を示したものである. 測定波長域は 0.4∼ 1.0µm である. 太陽放射フラックスの高度分布から, 太陽放射の反射の様子がわかる. dF ↑ /dz,dF ↓ /dz (F ↑ :上向き太陽放射フラックス, F ↓ :下向き太陽放射フラックス) が同程度に大きいところが太陽放射の反射が大きい高さを表すことになる. 図 2 では, 高度 65 km 付近から 48km 付近 にかけて反射が大きい. その結果, 高度 48 km 付近の太陽放射強度は高度 65 km 付近の約半分になっている.

図 2 . 上向き下向き日射フラックス (0.4 ∼ 1.0µm) の高度分布. 縦軸がフラックス, 横軸が高さを表す. 図左上にあるのはセンサ−の種類で波長帯域は 0.4 ∼ 1.0µm である (Tomasuko et al., 1980).

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2 赤外放射5• 吸収
図 3 は 太陽放射の net フラックスの高度分布を示したものである. net フラック
スの高度分布から, 太陽放射の吸収されている様子がわかる. dFnet /dz(Fnet :netフラックス) の大きいところが太陽放射の吸収の大きい高度である. 図 3 では 57km より上で太陽放射の吸収が大きい.

図 3 . net フラックスの高度分布. 上は 0.4 ∼ 1.8µm 下は 0.4 ∼1.0µm. グラフの傾きが大きくなる高度は図 2 よりも高く, 高度57km 付近からである. 高度 63km のグラフの折れ曲がりは局所的なものであると説明されている (Tomasuko et al., 1980).

2 赤外放射赤外放射の net フラックス (上向き正) についてはパイオニア−ヴィ−ナスの各探査機が現地観測を行っている. 図 4 がそのデ−タである. 特徴を述べる前に, 図の説明をしておく.

2.1

赤外放射のフラックスの見積り

図 4 は全放射 フラックス の高度分布である. 縦軸は高さ, 横軸は放射量, グラフ
はパイオニア・ヴィ−ナスの 3 つの探査機による全波長域 (短波, 赤外) net の放射量を表す. 図中には観測した探査機の名前 “NORTH,NIGHT,DAY” が示してある.
NORTH,NIGHT 探査機は夜側に投入されたので赤外放射のみを示していることになる. この図を読みとるに当たって次のことに注意されたい.

• DAY 探査機の補正/riron/genshou/venus/rad/rad.tex

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赤外放射

DAY 探査機は昼側に投入されたので, 短波, 赤外波長を合わせた放射強度である (× 印). 他の探査機の日射観測値を使って赤外放射を計算してある. 斜線部は補正に用いたデ−タによる幅を示してある.
• 60km より上
3 つの探査機は高度約 60 km 以下で観測を行った. それより上の高度の値は軌道船と地球からの赤外観測の値を plot してある.
• 13km より下13km より下ではデ−タが得られていない. 図中では NORTH 探査機のデ−タを外挿した線が引かれている. これは水蒸気量の分布をデ−タにあうように仮定して計算されたものである.

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2 赤外放射7

図 4. net の赤外放射量. DAY 探査機は昼側に降りたので, 日射分を補正してある (Suomi et al., 1980).

2.2

赤外放射フラックスの高度分布

図 4 にみられる特徴を以下に述べる.

• 赤外冷却域dRnet /dz > 0(Rnet : net 赤外放射量) のところは赤外放射により冷却されている高度である. 高度 60 km から 65 km にかけて放射冷却が強い.
• 赤外加熱域
dRnet /dz < 0 のところは, 赤外放射により加熱されている高度である. 冷却域に比べて加熱域は顕著に現れていない. 各探査船に共通する傾向としては50km から 60km の間に加熱域の存在することがあげられる. また, NIGHT 探査機の高度 13km から 63km にかけてが弱い加熱域となっている.

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4 参考文献

3 まとめ
3.1

日射

• 反射はおもに高度 48km より上で起こっている.
• 吸収はおもに高度 57 km より上で起こっている.

3.2

赤外放射

• 冷却は 高度 60km から 65 km 付近で起こっている.
• 高度 50 km から 60 km の間に弱い加熱域がみられる.

4 参考文献Ekonomov, A. P., et al., 1983: Solar scattered radiation measurments by venus probes.
“VENUS”, The university of Arizona presss, 632-649.
Suomi, V. E., et al., 1980: Net radiation in the atmosphere of venus: measurements
and interpretatio J. Geophys. Res, 85, 8200-8218.
Tomasko, M. G., et al., 1980: Measurements of the flux of sunlight in the atmosphereof venus. J. Geophys. Res, 85, 8167-8186.

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. 原作版は野村竜一による「金星現象論」 (90/05/04) であり, 高木征弘によって地球流体電脳倶楽部版「金星現象論」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.

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