June-July,2007のダスト・ストームの状況
                  
                                          三品利郎
(2007.7.22第一版)
                                                        (2007.7.23第二版)
                                                        (2007.7.25第三版)
                                                        (2007.7.31第四版)

                                                        (2007.8.12第五版)
                                                        (2016.3.21第六版)

 米国の火星探査プロジェクトのWEBで公開されている解説、画像や観測データと、
米国の火星観測者MLに報告された画像や観測者のコメントを元に、今回のダスト・ストームの情況を
まとめました。


1 ダスト・ストームの発生地点について
 
  米国の火星観測者MLへ、6月25日に、「dust band(ダスト・バンド)が
  Noachis(ノアキス)にある」と,Jim Melka(ジム・メルカ)氏が報告しました。


●J.Melka氏が撮影した画像                      ○池村さんのシミュレーション画像
image5.jpg(Jim Melka) 251030.gif(T.Ikemura)

 右の池村さんが作成した火星面シミュレーション画像とJ.Meika氏の画像を見比べると、ダスト・バンドの
場所がわかります。(2016.3.21修正)


 このニュースが、フランスのC.Pellier(C.ペリエ)氏らを通じて、各国の観測者へ速報されたようです。続いて同MLへ、6月26日
には、「It appears to be the dust storm in an earlier stage.(初期段階のダスト・ストームが写っている)」として、
P.Maxson(P.マクソン)氏が23日に撮影した画像が米国の火星観測者MLに報告されました。


    ●P.Maxson氏が撮影した画像
      070627_mars_storm_02.jpg(Paul Maxson)

 火星は、近日点を過ぎ、夏至直前であり、火星の南半球の気温がもっとも高い時期であることから、今回のダスト・ストームは発見され
た直後から、2001年のダスト・ストームのような全球的な現象になるのではないかと予想されていました。


 一方、THEMISの画像からは、6月15日に、「west of Meridiani Planum(子午線平原の西)」と
「ヘラスの縁」で発生したダスト・ストームが、一気に南半球に広がる様子がわかります。
THEMISプロジェクトは、「west of Meridiani Planum(子午線平原の西)」をダスト・ストームの発生地点と
しています。

 

 THEMISの画像からは、6月15日に、「west of Meridiani Planum(子午線平原の西)」と「ヘラスの縁」で
発生したダスト・ストームが、一気に南半球に広がる様子がわかります。THEMISのチームは、発生地点を
子午線平原の西の赤道(in the equatorial region west of Meridiani Planum)としています。

 また、MROのWEBには、「near the east end of the Valles Marineris(マリネリ渓谷の東端近く)」が
ダスト・ストームの発生地点と紹介されています。両者の見解は、ほぼ一致しています。


●THEMISプロジェクトが作成したダスト分布の画像 (赤い部分がダストの濃い領域)
 ●6月15-23日のダスト分布

 image2.png(NASA/JPL-Caltech/Arizona State University)

 ●6月23日-7月1日のダスト分布
 image3.png(NASA/JPL-Caltech/Arizona State University)


●MROが公開したダスト・ストームの画像
image10.jpg(NASA/JPL/Malin Space Science Systems)
(出典 : Malin Space Science Systems ”SERIES OF STORMS SHROUDS MARS IN DUST”)

 従って、6月15日に、「Valles Marineris(マリネリ渓谷)の東端」付近で発生したダスト・ストームが拡散
してNoachis(ノアキス)まで覆われたところで、Jim Melka(ジム・メルカ)氏がキャッチしたことがわかります。
今回のダスト/ストームの発生時点と発生地点は、6月15日、「Valles Marineris(マリネリ渓谷)の東端」
付近であり、発見時点と発見地点が、6月25日、「Noachis(ノアキス)」と表現するのが妥当だといえるで
しょう。探査機の観測と地上からのアマチュアの観測による成果です。
 
 27日には、Iapygia Viridis(イアピギア ビリディ), N. Hellas(ヘラス北部), S. Mare Hadriacum
(マレ・アドリア南部)にまでダスト・ストームが拡散し、そして、East of SPC(南極冠の東部)NIまで雲が広
がっていることが、Jim Melka(ジム・メルケ)氏から米国の火星観測者MLへ報告されました。

 
●J.Melka氏が撮影した画像
image18.jpg(Jim Melka)
 
 
2 南極冠の変化について
 
 30日には、英国のP.Gorczynski(P.ゴルジンスキー)氏から、「The polar cap appears to be completely
obscured by dust.(極冠が完全にダストで隠されているように見える)」とコメントされた画像が、
米国の火星観測者MLへ報告されました。

 
●P.Gorczynski氏が撮影した画像
image19.jpg(Peter Gorczynski)
 

 J. Warren(J.ワレン)氏からも、30日に撮影した南極冠がダストの雲に覆われた画像が同MLへ報告されて
います。


●J. Warren氏が撮影した画像
 06-30-071100UT.jpg(J.Warren)


 7月6日になって、J.Melka(J.メルカ)氏から、「Part of SPC may be visible along with NPH.(南極冠の一部
が、北極フードと並んで見えているようだ。)」との観測が同MLへ報告されました。


●J.Melka氏が撮影した画像
20070706-Jim-Melka-48-116.jpg(Jim Melka)


 7月8日にD.Peach(D.ピーチ)氏が撮影した画像があります。南極付近を注意して見てください。
彼は、以下をコメントしています。
 「Some extensive dust obscuration across Solis Lacus extending across Claritas
  into Daedelia. Aurorae Sinus upto Protei Regio looks very dark. Argyre looks
  fairly bright, (possibly dust?)
(広範囲のダストによる模様の淡化は、ソリス・ラクスを超え、
  クラリタスを超えて、ダエダリアまで広がっている。アウロラエ・シヌスの上、プロテイ・レギオは
  とても暗く見える。アギュレはかなり明るい(多分、ダストだろう)。」

 
●D.Peach氏が撮影した画像
 image20.jpg



 以上のように、地上からの観測でも、6月30日に南極冠がダストに覆われたことが確認されて
 います。そして、7月6日には、南極のダストの雲が晴れたことも確認されています。


 一方、MROの南極周辺のムービを見ると、ダストの雲に覆われる前後での、南極冠の変化が
わかります。ダストの雲に覆われて、雲が晴れて再び姿を現した南極冠は急激に小さくなっています。

 
●MROが公開した南極の変化がわかるムービー(Quick Time形式)
image12.jpg(
NASA/JPL/Malin Space Science Systems)


 8日のD.Peach(D.ピーチ)氏のC.M.70度付近を撮影した画像には、南極冠の辺りが白く微かに
写っており、南極冠の上空にhaze(二酸化炭素の霞)があることが伺えます。
 THEMISの画像からは、7月8日に、70度の南極付近には、まだ、若干のダストが残っているものの、
晴れつつあることがわかります。



 7月14日に、C.Pellier(C.ペリエ)氏は、CM10度で、小さな南極冠を撮影しました。
 ●C.Pellier氏が撮影した画像
m070714a.jpg(Christophe PELLIER)



 7月15日に、池村氏は、C.M.226度で、haze(二酸化炭素の霞)に覆われてる南極冠を撮影しました。
●池村氏が撮影した画像
image21.jpg(T.Ikemura)



 THEMISの画像からは、7月12日〜15日には、南極付近のダストは晴れていることがわかります。
●7月12日-15日のダスト分布

image9.png(NASA/JPL-Caltech/Arizona State University)

 一旦、ダストの雲に覆われると火星上空の気温が、20から40度、急激に上昇します。
今回は、Mars Climate Sounderが気温を観測したデータから、6月24日には200°Kだった
南極上空の気温が、7月になると220°Kを超え255°Kまで上昇していることがわかります。

 
●Mars Climate Sounderの気温観測データ(GIFアニメ)
image13.gif

 従って、ドライアイスで出来た南極冠は、一気に昇華して、南極冠が急速に小さくなったことが
わかります。MROの画像がその様子を序実に示しています。そして、ダスト・ストームに覆われて
いた時の昇温によって急激に昇華した二酸化炭素が、ダスト・ストームの晴れた後には、hazeと
なって見えたことが17日の池村さんの画像からわかります。

 
3 ダストの拡大について
 
 THEMISの画像から、ダストは、南半球を南北に幅広くベルト状に覆い、急激な拡散は峠を越
したことがわかります。7月15日から24日の間の変化は、形を複雑に変えながら東西方向にダスト
が拡散し、少しづつ北半球へもダストが拡散しつつある様子を見せています。

 
●THEMISプロジェクトが作成したダスト分布の画像   (赤い部分がダストの濃い領域)
   
(12-15日のダストの分布)
    image9.png

   (15-17日のダストの分布)
    image8.png

   (19-22日のダストの分布)
    image22.png

   (22-24日のダストの分布)
    image23.png

 オポテュニティ上空を覆っているダストは、一向に晴れる兆しがなく、空が薄暗くなっている画像が
公開されています。τが0.5では、太陽光はダストのベールで約60%に減光されます。τが0.94になる
と太陽光はダストのベールで約39%まで減光されます。τが4.5になると、太陽光はダストのベールで
約1.1%まで減光されます。因みに、春先に日本で見られる黄砂では、τは2.5程度になります。
τは光学的厚さと呼ばれる指標で、値が大きくなるほど減光の度合いが大きくなります。

 
●オポテュニティが撮影したダストに覆われた火星の空
Opportunity_horizon_br.jpg(NASA/JPL-Caltech/Cornell)

 ただし、上の画像は画像処理で暗さを強調している可能性もあるので注意が必要です。
そこで、ダストに覆われる前とダストに覆われている最中のオポテュニテイが撮影した日時計と
火星の風景の画像を見比べてください。ダストに覆われる前は、影がハッキリしています。ダストに
覆われると、直射日光が弱まり、ダストによる散乱光で照らされるようになるため影がハッキリしなく
なっています。(2007.7.23追加)


 ●sol 1196(6月6日ごろ)   ダストに覆われる前です。
 (注 solとはオポテュニテイが火星面で活動を始めてからの通算の火星日です。)
    
日時計の影                       前方の風景
  image15.jpg     sol1196-front.JPG
   (NASA/JPL-Caltech/Cornell)          (NASA/JPL-Caltech/Cornell)

 ●sol 1205(6月15日ごろ)τ=0.94   ダストに覆われ始めています。
    
日時計の影                      前方の風景
  Sol1205-sundial-BR.JPG    Sol1205-front-BR.JPG
   (NASA/JPL-Caltech/Cornell)          (NASA/JPL-Caltech/Cornell)

 ●sol 1220(6月30日ごろ)τ=2.9   ダストに覆われています。
    
日時計の影
  Sol1220-sundial-BR.JPG(NASA/JPL-Caltech/Cornell)

 ●sol 1223(7月3日ごろ)   ダストが濃くなっています。
                              
前方の風景
                             sol1223-front-BR.JPG(NASA/JPL-Caltech/Cornell)

 ●sol 1232(7月12日ごろ)   ダストが濃くなっています。
        
日時計の影                     前方の風景
     Sol1232-sundial-BR.JPG    sol1232-front-BR.JPG
      (NASA/JPL-Caltech/Cornell)          (NASA/JPL-Caltech/Cornell)

 ●sol 1233(7月13日ごろ) τ=3.8   ダストが濃くなっています。
    
日時計の影
     Sol1233-sundial-BR.JPG(NASA/JPL-Caltech/Cornell)

 ●sol 1235(7月15日ごろ)τ=4.7   ダストが濃くなっています。
    
日時計の影
     image17.jpg(NASA/JPL-Caltech/Cornell)


●黄砂の観測データ
 気象庁のWEBに黄砂の光学的厚さを測定した事例が掲載されています。
 2006年4月8日、9日のデータを見ると、黄砂の最も激しい部分は、光学的厚さが2.4に達しています。
空が澄んでいる部分は光学的厚さが0.2です。上の画像でsol1220は光学的厚さτが2.9ですので、黄砂並み
の状態です。更に、sol1235には光学的厚さτが4.7になるので、高層雲並みの状態になっています。


 sat-jma20060408.png
 (出典: エーロゾルの観測 気象衛星による黄砂の観測結果の例(2006年4月)
    静止気象衛星「ひまわり」の観測データから算出したエーロゾル光学的厚さ
   http://www.data.jma.go.jp/gmd/env/aerosolhp/aerosol_obs.html)



7月18日にはオポテュティの太陽電池のパワーが148W(通常は700W)まで低下しました。そのため、
ローバからの通信も一時的に停止して、消費電力を節約していることを、20日に発表しました。

 
●NASAのプレスリリース
 
●NASAがオポテュニティの状況を告げるストリーミング映像(Quick Time形式) (英語の字幕あり)
 
●NASAのストリームング映像の一覧
 
4 ダストの沈静化 (2007.8.12追加)
 
 8月7日のNASAのプレス・リリース、”Martian Skies Brighten Slightly"から、どうやら、ダスト・ストーム
は峠を越し、ローバがピンチを脱したことがわかります。
 スピリットの方はτ(光学的厚さ)が、最悪時の4.738から3.813まで低下し、太陽の光は、0.876%から
2.21%まで回復しました。太陽電池の出力は、スピリットが6日に295W、オポテュニティが5日に243W
まで回復しました。
 スピリットは、ロボット・アームの使用を再開しました。
 オポテュイティは、まだ、待機状態を継続しています。オポテュニティの方は、8月の最初の週には、
温度が-37℃まで低下し、後2℃温度が下がると、保温ヒータを作動させることになり、電力の消費が
進むことで、危機的状態に陥る寸前でした。

 
●”Martian Skies Brighten Slightly(火星の空が少し明るくなった)”
 
●"Martian Dust Begins to Settle -- Right on Top of the Solar Arrays
  "(火星のダストは落ち着き始めた---ソーラ・アレイはその調子で)

 
 地上からアマチュア火星観測家が撮影した画像にも、模様が写るようになりました。
 アメリカのD.Parker(D.パーカー)さんが撮影した8月5日の火星は、大シルチスが写っています。
 イギリスのD.Peach(ダミアン・ピーチ)さんは、5月から火星を撮影して、その画像を公開しています。
 日本では、熱心は数名のアマチュア火星観測家が、火星を撮影しています。

 
●D.Parker(D.パーカー)さんの画像
  image61.jpg(D.Parker)
 
●D.Peach(ダミアン・ピーチ)さんの画像
  image60.jpg
 
●日本の観測家の画像
 
 8月1日には、スピリットが撮影した画像から、火星の風で火星表面の砂が移動している
様子が公開されていました。7月20日から25日の間に撮影した画像からアニメになっています。
 5日間で砂は1〜2cm動いています。

 
●火星表面の砂が動く様子(アニメ)
  20070801_Spirit_br.gif(NASA/JPL-Caltech/Cornell)
  (出典:
Windy Planet---Shifting Sands on Mars[風が吹く惑星---火星面の砂の移動]
http://mars.nasa.gov/mer/gallery/press/spirit/20070801a.html)

 
5 終わりに (2007.7.25追加)
 ダストストームがどのようにして発生するのかは、まだ、わかっていません。かつては、ハリケーン・モデル
と呼ばれる、ダストの加熱で地球の台風のような大規模な上昇気流を伴う渦ができるいうモデルで説明
しようとしたこともありました。
 今は、大域的な火星大気の動きから説明するモデルが幾つか考えられており、日米欧の惑星科学者が
探査機で観測されたデータと数値計算モデルからコンピュュータでシミュレーションの結果を比較して、
より良いモデルにする研究をしています。しかしながら、地表から大気中に砂が巻き上げられる現象に
ついては、現時点でも全く解明されていません。


 新しい火星についての説明は、
 平塚市博物館のWEBに2003年の大接近の時に掲載された、解説がわかり易く詳しいです

 
  ●火星大接近 2003
 
 東海惑星研究会のwebには、2005年7月23日、名古屋で行なわれた、NASAのアドラー博士の講演、
  「火星探査車が発見したもの」の様子が紹介されています。(2007.7.31追加)

 
  ●東海惑星研究会 惑星情報 火星

   ローバは数々の発見をしています。Top 10 Discoveries by Mars Rovers Spirit & Opportunity: A Scientist's View
として、素晴らしい発見のトップ10がアメリカのSPACE.COMというWEBサイトで公開されています。(2016.3.21追加)
 
  Top 10 Discoveries by Mars Rovers Spirit & Opportunity: A Scientist's View
  
 
参考サイト
 
★Planetary Societyのニュース解説
 日本語の解説はありませんが、米国のPlanetary Societyが各研究機関から公開された情報を抜粋
して、今回のダスト・ストームを解説しています。THEMISなどの火星研究プロジェクトが公開している画像、
火星の気温やダストの濃度(光学的厚さ)のデータが掲載されています。オリジナルのWEBへのリンクもあり
ます。

 
★NASA Mars Exploration Rover Mission
 オポテュニティとスピリットについて最新の様子がわかります。
 
★THEMIS (THERMAL EMISSION IMAGING SYSTEM)
 THMISの探査機が観測した、火星面のダストの濃度が火星図上に描かれた画像が公開されています。
  6月15日からの画像があり、ほぼ週にに3回以上更新されています。

 
★MRO (Mars Reconnaissance Orbiter)
 MROの最新画像が公開されています。
 
★MSSS (Malin Space Science Systems)
 MROの最新画像と、ダスト・ストームのムービーが公開されています。
 
#Quick Time 7のダウンロードサイト

以上
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