飛翔体からの観測データにより解き明かす木星・土星雲層構造の時空間変化

• Project/Area Number: 13J09370
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Japan Aerospace EXploration Agency
• Principal Investigator: 佐藤 隆雄 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 木星 / 雲層構造 / 帯縞構造 / エアロゾル / 放射伝達 / 散乱位相関数 / カッシーニ探査機 / 他惑星への手法の適用 / 撮像観測

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題は，ガス惑星の特徴である帯状構造とそれを決定する雲物理を飛翔体データから定量的に解明することを目的としている．最終年度は，Mie散乱位相関数ではなく2年目に作成した高屈折率 (nr = 1.85) の回転楕円体の散乱位相関数を木星の雲粒子に適用し，米探査機Cassiniの青色光 (455 nm) と近赤外光 (750 nm) データの解析を行った．しかし，波長毎に最適化される有効半径や長軸短軸比が異なるため，単一の雲粒子によって幅広い太陽位相角の周辺減光曲線を両波長において再現することは，回転楕円体のような非球形粒子にまで視野を広げても困難であることが分かった．この原因が単一の雲粒子によって雲層が構成されるという仮定に起因するのか，雲粒子の形状に起因するのかを判断するだけの観測情報は今のところ存在しない．また，1年目に発生した比較的波長が近い2つの近赤外波長 (750 nm，890 nm) で最適化される屈折率が変化する原因は，仮定した雲層構造が単純すぎる点にあると考え，メタン吸収帯 (890 nm) データの再解析を行った．従来の方法では，上層雲と (半無限の光学的厚さをもつ) 下層雲は高度方向に一様に存在すると仮定していたが，スケールハイトに従って高度が上昇するにつれ減少する (より現実的と考えられる) ものとした．それにも関わらず，こうした試行は雲の屈折率や粒径の最適値を変化させるものではないことを明らかにした．以上のような解析の困難から土星データへの手法の適用及び延長はできなかったものの，2016年夏から木星周回軌道から観測を開始する米探査機Junoのデータを解析し，雲層構造を決定するためのベースとなる知見を獲得できた．

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] AKATSUKI returns to Venus (2016)
  • Author(s): Nakamura, M., Imamura, T., Ishii, N., Abe, T., Kawakatsu, Y., et al. (Sato, T.M. 52名中38番目)
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: - Issue: 1 Pages: 68-75
  • DOI: 10.1186/s40623-016-0457-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cloud top structure of Venus revealed by Subaru/COMICS mid-infrared images (2014)
  • Author(s): Takao M. Sato, Hideo Sagawa, Toru Kouyama, Kazuaki Mitsuyama, Takehiko Satoh, Shoko Ohtsuki, Munetaka Ueno, Yasumasa Kasaba, Masato Nakamura, and Takeshi Imamura
  • Journal Title: Icarus Volume: 243 Pages: 386-399
  • DOI: 10.1016/j.icarus.2014.09.004
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Subaru/COMICSデータで探る金星雲頂構造の特徴―TAOへの期待 (2016)
  • Author(s): 佐藤隆雄，佐川英夫，神山徹，佐藤毅彦，今村剛
  • Organizer: 日本天文学会2016年春季大会
  • Place of Presentation: 首都大学東京
  • Year and Date: 2016-03-16
• [Presentation] Subaru/COMICSによる中間赤外分光観測で探る金星雲頂構造 (2016)
  • Author(s): 佐藤隆雄，佐藤毅彦，佐川英夫，山崎敦，神山徹，今村剛
  • Organizer: 第29回大気圏シンポジウム
  • Place of Presentation: 宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所
  • Year and Date: 2016-03-07
• [Presentation] Ground-based mid-infrared spectroscopy of Venus atmosphere (2016)
  • Author(s): 佐藤隆雄，佐藤毅彦，佐川英夫，山崎敦，神山徹，今村剛
  • Organizer: 第17回惑星圏研究会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2016-02-23
• [Presentation] Cloud top structure of Venus revealed by Subaru/COMICS mid-infrared images (2016)
  • Author(s): Takao M. Sato
  • Organizer: Subaru Users' Meeting FY2015
  • Place of Presentation: KKRホテル熱海
  • Year and Date: 2016-01-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Cassini探査機搭載ISSデータを用いた木星対流圏エアロゾルの推定 (2015)
  • Author(s): 佐藤隆雄，佐藤毅彦，榎本孝之，笠羽康正
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-26
• [Presentation] Migrating tides in the Martian lower atmosphere deduced from MEX/PFS temperature data (2015)
  • Author(s): Takao M. Sato and Yasumasa Kasaba
  • Organizer: 第16回惑星圏研究会
  • Place of Presentation: 東北大学
  • Year and Date: 2015-02-17
• [Presentation] Cloud top structure of Venus revealed by Subaru/COMICS mid-infrared images (2014)
  • Author(s): Takao M. Sato, Hideo Sagawa, Toru Kouyama, Kazuaki Mitsuyama, Takehiko Satoh, Shoko Ohtsuki, Munetaka Ueno, Yasumasa Kasaba, Masato Nakamura, and Takeshi Imamura
  • Organizer: European Planetary Science Congress 2014
  • Place of Presentation: Centro de Congressos do Estoril, Cascais, Portugal
  • Year and Date: 2014-09-11
• [Presentation] Characteristics of Brightness temperatures in the Middle Atmosphere of Venus Revealed by Subaru/COMICS (2014)
  • Author(s): Takao M. Sato, Hideo Sagawa, Toru Kouyama, Takehiko Satoh, and Takeshi Imamura
  • Organizer: 11st Annual Meeting Asia Oceania Geosciences Society
  • Place of Presentation: Royton Sapporo Hotel, Sapporo
  • Year and Date: 2014-07-31
• [Presentation] Spatiotemporal variations of brightness temperatures in the middle atmosphere of Venus revealed by Subaru/COMICS (2014)
  • Author(s): 佐藤隆雄，佐川英夫，神山徹，佐藤毅彦，今村剛
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜会議センター，横浜
  • Year and Date: 2014-05-01
• [Presentation] Day-night asymmetry of center-to-limb curves and streaky patterns seen in Venus mid-infrared images (2013)
  • Author(s): T. M. Sato, H. Sagawa, T. Kouyama, T. Satoh and T. Imamura
  • Organizer: 第134回地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 高知
  • Year and Date: 2013-11-04
• [Presentation] Spatiotemporal variations of Venus middle atmosphere revealed by Subaru/COMICS (2013)
  • Author(s): T. M. Sato, H. Sagawa, T. Kouyama, T. Imamura, and T. Satoh
  • Organizer: European Planetary Science Congress 2013
  • Place of Presentation: London, United Kingdom
  • Year and Date: 2013-09-10
• [Presentation] Characteristics of Jovian tropospheric aerosols inferred from Cassini ISS limb-darkening data (2013)
  • Author(s): T. M. Sato, T. Satoh and Y. Kasaba
  • Organizer: 10^<th> Annual Meeting Asia Oceania Geosciences Society
  • Place of Presentation: Brisbane, Australia
  • Year and Date: 2013-06-27
  • Invited
• [Presentation] 熱赤外と近赤外波長で見られる金星雲の明暗模様の起源 (2013)
  • Author(s): 佐藤隆雄, 佐川英夫, 神山徹, 今村剛, 佐藤毅彦
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • Place of Presentation: 千葉
  • Year and Date: 2013-05-23