-火星の名所案内 その2-
オリンポス山 (Olympus Mons)
(2014.3.23 月惑例会の資料に加筆）
2018.8.13
三品利郎
目 次
◆火星の軌道、Ｌsと火星の表面温度
◆火星の名所案内
オリンポス山（Olympus Mons)とタルシス三山
・雪原から巨大火山へ
・探査機が行ってみたら
・パンケーキ型の火山
・アルシアに湧く雲(2005.9.18 池村さん撮影）
・白いオリンポスとタルシスの山々 (2010.1.18 T.Hansenさん撮影）
◆火星の軌道、Lsと火星の表面温度
図−１は、火星の軌道とＬs(太陽黄経）と表面温度の関係を示したものです。Lsとは太陽黄経と呼ばれ、火星の軌道上
の位置を表します。日本で使う暦でお馴染みの、春分、秋分、立春、立秋などの二十四節気と似ています。軌道の周り
には,「THERMAL EMISSION SPECTROMETER」で公開されている「daytime temperatire movie」[1]から、フレームを切
り出してLsに合わせて配置しました。色は火星の表面での温度を表し、赤い部分(20°C)が暑く、紫の部分(-125°C)
が寒くなっています。
図-1 火星の軌道、Lsと火星の表面温度
火星の遠日点はLs71°近日点はLs251°です。
近日点のLs=251.000+0°.0064891×(yr-2000) yr、
で計算できます。[2]
遠日点、近日点は長期的には動きますが短期間には殆ど変わりません。
遠日点の付近のLs71〜90°は、火星面が冷え切っており、橙色の部分が少なくなっています。Ls120〜180°になる
と橙色の部分が増え、赤に近い部分も現れます。Ls210〜270°になると赤い部分が増え、270°で最も赤い部分が増え
ます。近日点を過ぎた直後のLs270°付近で火星面が最も暑くなっていることがわかります。そして、Ls330〜0°(360°)
にかけて火星面が冷えてゆきます。火星の季節は、火星面の全体が暑い季節と火星面の全体が寒い季節に二分され、
春分点Ls0°、秋分点Ls180°付近がその中間の状態になっています。地球の温帯地方で見られる四季とは様相がこと
なっています。
図-2は、火星の軌道をＬsを示したものです。北半球の春分(Ls0°)、夏至(Ls90°）、秋分(Ls180°)、冬至(Ls270°)と遠
日点、近日点、2018年の火星のLsを示してあります。また、最近、大規模なダストストームが発生した時期も書き込んであり
ます。2018年7月は大接近ですが、その前の5月末に北半球にあるアキダリア平原でダストストームが発生し、6月には全球
を覆う大規模なダストストームになりました。大規模なダストストームが発生するメカニズムについては、まだ、結論が出ていま
せんが、火星が暖かい時期に起きています。
図-2 火星の軌道とLs(Longitude of Sun)
図-3は、Spacecraft Observations of the Martian Atmosphereという冊子[3]に掲載されている火星の温度分布断面図を火
星軌道の周りにLsに対応させて配置したものです。温度分布断面図の色は日中の気温を表しています。等温線の数字が気
温(単位は°K)です。赤い部分は200°Kより高く、紫の部分は160°Kより低くなります。
横軸は緯度で右が北、左が南です。縦軸は気圧で高さを表しています。を春分(Ls0°)と秋分(Ls180°)を比べると、気温の
分布は、高さ方向、南北方向に、ほぼ同じです。夏至(Ls90°)と冬至(Ls270°)を比べると、南北で対象にはならず、遠日点
に近い夏至の方が高温（赤い）部分が狭くなっています。北半球の冬至は、南半球の夏至です。北半球の冬至(南半球の夏
至)は、近日点に近いため、高温(赤い)部分が30°Nから南極にまで広がっています。
図-3 Lsと火星の気温分布
図-4は、Spacecraft Observations of the Martian Atmosphereという冊子[3]に掲載されている火星の風速分布断面図を火
星軌道の周りにLsに対応させて配置したものです。グラフの色は風向と風速の分布を示しています。赤か黄緑の暖色系は、
西から東への風(西風)で風速はプラスの数値で表しています。紫〜青の寒色系は、東から西への風（東風）で、風速はマイ
ナスの数値で表しています。風速の単位は、m/秒です。紫は、風速100m/秒以上の東風、赤は、風速160m/秒以上の西風
の領域です。
横軸は緯度で右が北、左が南です。縦軸は気圧で高さを表しています。を春分(Ls0°)と秋分(Ls180°)を比べると、風速と
風速の分布は、高さ方向、南北方向に、ほぼ同じです。夏至(Ls90°)と冬至(Ls270°)を比べると、南北で対象にはならず、
遠日点に近い夏至の方が風速が遅くなっています。北半球の冬至は、南半球の夏至です。北半球の冬至(南半球の夏至)
は、近日点に近いため、風速100m/秒の東風が10°Sの上空に吹き、風速160m/秒の西風が60°Nの上空を吹いています。
図-4 Lsと火星の風
◆火星の名所案内
その２ オリンポス山（Olynmpus Mons)とタルシス三山（Tarsis)
図-5は、火星が暖かい時、Ls251°の画像です。図-6は、火星が寒い時、Ls102°の画像です。図-5ではオリンポス山
が少し明るく丸い斑点としてやや左でやや下に写っています。図-6は、オリンポス山が白くぼやけた斑点として、左の中央
付近に写っています。寒くなるとオリンポス山の上空に雲が現れやすいのです。
図-5 暖かい時(Ls251°) 図-6 寒い時(Ls102°)
・雪原から巨大火山へ
かつては、オリンピア雪原と呼ばれていました。その理由は、輝く白い模様・斑点が見られからです。それらはNix(雪)と
呼ばれていました。
Nix Olympicaを「オリンピア雪原」と呼ぶのですが、これは少し意訳されています。
Nix(名詞）、Oliympica(形容詞）もラテン語です。Nixは「雪」であり、「雪原」という意味をはもたないのですが、雪原と
拡大解釈されています。ホメロスの叙事詩でオリンポス山を”雪原“にたとえる表現があるので、それに因んで“雪原”と
意訳したのでしょうか？因みに、“The Snows of Kilimanjaro”は、キリマンジャロの雪と訳されています。
1969年に探査機、マリナー７が火星を撮影すると、オリンポス山とタルシスの山々が初めてその姿を現しました。
図-7は、1969年8月4日にマリナー7が撮影した火星です。火星の上空20万マイル(約32万2千km)から撮影しました。
この画像は、NASA Jet Propulsion Laboratoryの PHOTOJOUNAL[4]で閲覧できます。画像の中央やや上に円
形に写っているのがオリンポス山です。火星の下の白い帽子は南極冠です。
(NASA/JPL)
図-7 マリナー７号が撮影したオリンポス〜タルシス 1969年8月4日 (PIA02981)
・探査機が行ってみたら
1971年11月14日にマリナー9号が、オリンポス山のクローズアップ画像を撮影しました。図-8です。そして、巨大な山
であること がわかりました。図-8がその画像で、アメリカ地質調査所、USGS(United States Geological Survey)のホーム
ページにあるExtraterrestrial Volcanismのページ[5]で公開されています。
図-8 マリナー9号が撮影したオリンポス山
(出典:Extraterrestrial Volcanism,USGS,Mariner 9 image mosaic）
NASA,Jet Propulsion LaboratoryのPHOTOJOUNALで、 バイキングが撮影したタルシス地方とオリンポス山の画像を見ることが
できます。図-9がタルシス、図-10がオリンポス山です。
(NASA/JPL)
図-9 タルシス地方、1980.2.22バイキング1号 (出典：PIA02987) [6]
(NASA/JPL)
図-10 オリンポス、1978.6.22バイキング1号 (出典：PIA02982)[7]
・パンケーキ型の火山
バイキングが撮影した画像のモザイクと、MGSが計測したMOLAの地形データで作成した3D画像、図-11を見ると山の形は
平ぺったいことが分かります。平ぺったいことからNASAは、“パンケーキのように平ら“と紹介しています。[8]
(NASA/MOLA Science Team)
図-11 オリンポス山 立体画像 (出典:PIA02806)[9]
山塊は直径600km,標高21.3km,カルデラは長径80Km短径60km、深さ3.2kmの楕円形、傾斜は平均６度、周囲は高さ
8kmの急斜面であることがわかりました。600kmということは東京-大阪間よりも離れています。
図-12 カシミールで作成したオリンポス山の3D画像
オリンポス山の形状は伊豆大島の形状に似ています。伊豆大島は幅が15kmです。オリンポスの山塊は直径600kmですから、
伊豆大島の40倍、オリンポス山は標高21.3kmですから、伊豆大島の0.764kmの28倍になります。伊豆大島を東京から大阪ま
で引き伸ばして、標高を下げるとオリンポス山になります。図-12は、国土地理院2万5千分の一地図から、カシミール3Dで作成
した伊豆大島の3D画像です。
図-13オリンポス・モンス(Olympus Mmons),図-14アルシア・モンス(Arsia Mmons)、標高17.8km カルデラ直径110km,
図-15パヴォニス・モンス(Pavonis Mmons)、標高14.057km,図-16アスクレウス・モンス(Ascraeus Mmons)、標高18.2km,
図-17エリシウム・モンス(Elysium Mmons)、標高14.126kmは、火星の山をカシミールで3D画像にしたものです。いずれも、
右方向から眺めた鳥観図です。いずれもパンケーキ型です。
←この方向から鳥観図を作成
図-13 カシミールで作成したオリンポス・モンス(Olympus Mmons)
←この方向から鳥観図を作成
図-14 カシミールで作成したアルシア・モンス(Arsia Mmons)、標高17.8km カルデラ直径110km
←この方向から鳥観図を作成
図-15 カシミールで作成したパヴォニス・モンス(Pavonis Mmons)、標高14.057km
←この方向から鳥観図を作成
図-16 カシミールで作成したアスクレウス・モンス(Ascraeus Mmons)、標高18.2km
←この方向から鳥観図を作成
図-17 カシミールで作成したエリシウム・モンス(Elysium Mmons)、標高14.126km
・アルシアに湧く雲(2005.9.18 池村さん撮影）
2005年9月18日に名古屋の池村さんがアルシア・モンス上空に湧き出る雲を撮影しました。時間を空けて撮影しているので
雲が変化する様子がわかります。図-18です。右上にシミュレーション画像があり赤い矢印で示されたところがアルシア・モンス
です。左の上から３番目時刻16:30:56(UT)になると白い斑点が現れます。右の16:57:00(UT)から形を変えながら少しづつ大き
くなってゆきます。
図-18 アルシアに沸く雲（2005年9月18日、池村さん撮影)
WinJuposで展開図にすると、雲の位置がわかります。図-19は16:57の画像を展開図にしたものです。位置は120°W,-10°と読み取れます。
図-19 池村さんが撮影した画像の展開図
図-20は、図-19の展開図から雲がある領域を切り出し、同じ範囲の地形図(Topographic Map of Mars)[10]と比較したものです。地形図は、
アメリカ地質調査所、USGS(United States Geological Survey)のサイトで公開されています。
図-20 展開図（池村さん撮影)と地形図の比較
左に地形図、右の展開図を北を上にして緯度を揃えて並べ、経度の対応がわかるように赤線で結びました。120°W,10S
の位置には、アルシア・モンスがあります。
Mars Climate Database[13]という、火星の気象状態を計算して結果を地図上に重ねて表示するシミュレーションのWEBがあ
ります。これを使い、池村さんの撮影時刻、2005年9月18日、16:30:00(UT)を指定して、火星面から2万m上空の状態を計算
した結果が図-21です。このグラフは風の向きを三角印で表示してあります。アルシア・モンス付近では、左下に斜めの三角
印が集まっています。上が北ですから左は西になります。即ち、北東から南西に向かって風が吹いています。
図-21 池村さんの撮影時(2005.9.18 16:30:00UT)での火星面の20000m上空の気象状態
次の図-22は、各時刻の画像から展開図を作り、並べ、雲の変化を見やすくしたものです。北が上にしてあります。風の向きを
矢印で示してあります。風下に向かって雲が広がってゆく様子がわかります。この雲は、地形性の雲、オログラフィック・クラウド
(orographic cloud)[11]です。上空の風が山 を超えると風下側で上下に振動する山岳波が発生します。この山岳波によって風
下側にできる雲です。
図-22 各時刻の展開図(池村さん撮影)
・白いオリンポスとタルシスの山々 (2010.1.18 T.Hansenさん撮影）
2010年1月18日にドイツのトールステン・ハンゼン(Torsten Hansen)さんが、青のフィルタを使った画像で、オリンポス・モンスや
タルシスの山々の上空に現れた雲を撮影しました。図-23がその画像です。
図-23 オリンポス・モンスやタルシスの山々と雲 トールステン・ハンゼン(Torsten Hansen)さん撮影
図-24は、ハンゼン(Hansen)さんの画像(北を上)とMRO(Mars Reconnaissance Orbiter)が撮影した画像[12]を並べたものです。
並べて比べると、ハンゼン(Hansen)さんが撮影した雲の形が詳しくわかります。
(NASA/JPL-Caltech/MSSS)
図-24 ハンゼン(Hansen)さんの画像(左)とMRO(Mars Reconnaissance Orbiter)が撮影した画像(右)
図-25 は、ハンゼン(Hansen)さんの画像から青フィルタの画像をWinJuposで展開図にしたものです。緯度と経度の罫線を
入れてあるので雲の位置がわかります。これは南が上になっています。
図-25 ハンゼン(Hansen)さんの画像展開図
図-26は、図-25の展開図から雲がある領域を切り出し、同じ範囲の地形図(Topographic Map of Mars)[10]と比較した
ものです。地形図は、アメリカ地質調査所、USGS(United States Geological Survey)のサイトで公開されています。
図-26 展開図（ハンゼンさん撮影)と地形図の比較
右上に向けて３つ並んだ雲の列が、タルシス三山です。下からアルシア・モンス(Arsia Mmons)、 パヴォニス・モンス(Pavonis Mmons)、
アスクレウス・モンス(Ascraeus Mmons)です。タルシス三山の左上がオリンポス・モンス(Olympus Mmons)です。一番上は、アルバ・モンス
(Alba Mons)です。その下、赤い線で結んだ箇所は、アルバ・モンス(Alba Mons)の南にある高地です。上空の風が山や高地を超えると
風下側で上下に振動する山岳波が発生し、この山岳波によって風下側にできる地形性の雲、オログラフィック・クラウド(orographic cloud)[11]
が各々の山や高地に発生しています。
図-27 は、同じ日にイタリアのロレンソ・コモリ(Lorenzo Comolli)さんが撮影したものです。比べてみると、ハンゼン(Hansen)さんの
方が雲が赤るく写っています。これは、画像処理の違いによる差だと推定されます。画像の解析をする時には、必ず複数の撮影者の
画像を比較することが重要です。一つの画像だけで解析すると思いがけない落とし穴に陥ります。
図-27 ロレンソ・コモリ(Lorenzo Comolli)さんの画像
・黒いオリンポス(2005.8.11 柚木さん撮影）
図-28は、2005年8月11日に柚木さんが撮影した「黒く見えるオリンポス・モンス(Olympus Mmons)」です。矢印の先に
黒くオリンポス・モンス(Olympus Mmons)が写っています。オリンポス・モンス(Olympus Mmons)を見ると、赤(R)でくっきり、
緑(G)でややくっきり、青(B)でははっきりしません。これは、影ではなく火星の模様の特徴を示しています。もしも影ならば、
赤(R)も緑(G)も同じくらいの暗さになります。Lsは266.98°ですので、火星が近日点(Ls251°)を過ぎたころで、最も暖か
い季節です。そのため、水の雲は無く地肌が見えて黒く写っています。
図-28 黒いオリンポス(2005.8.11 柚木さん撮影）
バイキング1号が撮影したオリンポス[7]やタルシス三山[6]を、よく見ると、うす雲の上に褐色の山頂が出ています。
このような状態を地上から撮影すると、左のように、オリンポスが黒く写ることがわかります。
図-29に、柚木さんの画像とバイキング1号が撮影したオリンポス[7]やタルシス三山[6]を並べました。
(NASA/JPL) (NASA/JPL)
図-29 柚木さんの画像(左)とバイキングの画像(中，右)の比較
<参考文献>
[1] THERMAL EMISSION SPECTROMETER,daytime temperatire movie
[2] NASA,Technical Notes on Mars Solar Time as Adopted by the Mars24 Sunclock
[3] Mishael D.Smith、Spacecraft Observations of the Martian Atmosphere,fig2
[4] Jet Propulsion Laboratory,PHOTOJOURNAL,PIA02981: Mars full disk approach view from Mariner 7
[5] Extraterrestrial Volcanism,USGS,Mariner 9 image mosaic
[6] Jet Propulsion Laboratory,PHOTOJOURNAL,PIA02987: Photomosiac of the Tharsis Region
[7] Jet Propulsion Laboratory,PHOTOJOURNAL,PIA02982: Color Mosaic of Olympus Mons
[8] NASA's Mars Exploration Program,Volcanoes,,Olympus Mons, 1998
[9] Jet Propulsion Laboratory,PHOTOJOURNAL,PIA02806: Major Martian Volcanoes from MOLA - Olympus Mons
[10] Topographic Map of Mars U.S. Geological Survey Geologic Investigations Series I-2782
（U.S. Geological Survey Geologic Investigations Serie）
[11] The University of Illinois,The Department of Atmospheric Sciences,WW2010,Orographic Clouds
[12] Malin Space Science Systems,Mars Weather Reports,MRO MARCI Weather Report for the week of 18 January 2010-24 January 2010
[13] The Mars Climate Database Projects,Mars Climate Database
以 上