はじめに

　惑星に限らず、天文の観望、観測は、常に、シーングに悩まされる。外へ望遠鏡を出して、
星の瞬きを見ると、おおまかにシーングがわかるが、もっと早めにシーングの良し悪しを予想す
ることはできないものだろうか。

　シーングと一言で言うが、望遠鏡の近くに原因があるものもと、シンチレーションと呼ばれる
上空の気流によるシーングの乱れがある。例えば、望遠鏡の鏡が温まっていると鏡から昇る気
流のために像が乱れることは良く知られている。また、エアコンの室外機が近くにあるとシーング
が乱れることがある。これらは前者の例である。一方、冬は、上空のジェット気流によってシーン
グが悪くなる。これは後者の例である。

　ここでは、後者について、私がシーングに影響のある気流の高度を実測し、その高さの気流
をインターネットの高層気象情報サイトを使って予想している方法を紹介する。皆様の観測の参
考になれば幸いである。

１　天文書によるシーングの紹介例

　シーングについては、色々な天文書に書かれている。私が、子供のころ読んだ、「火星とその観測」

（佐伯恒夫著） *1 には次のことが書かれている。

　（ 1 ）シーングが良いとき

　　　�@夏の蒸し暑い日

　　　�A温暖前線の通過に伴う暖風の吹く日

　　 �B梅雨時の雲の切れ目に星がのぞいていると

　　　　き

　　　�C冬、風がなく底冷えがする夜

　　　�D台風接近時の強風の下でもシーングの良いことがある。

　（ 2) シーングが悪いとき

　　　�@冬の季節風が強い日

　　　�A寒冷前線の通過後

　さらに、シーングに影響を与える気流の高さを著者が調べたと紹介している。

　「 1955 年 2 月から 7 月に火星と木星で、測定した。（ 20cm,F10 反射）

　乱流層の高さは、 1.5km から 2.5km であった。これから、地上 2km から 3km の
乱流層の影響を受けているといえる。」 *1

　シーングを悪くするのは、大気中の気流の乱れ、「乱流」によって、光の行路が屈折し乱され
るためであり、その気流の高度は、地上 2 〜 3km にあるということである。

２ 乱流層の高度を実測 ( 横浜にて )

　「火星とその観測」 *1 に、解説されている方法に

ならって、横浜で、シーングに影響を与えている乱流層の高さを測定した。

　シーングが良くない夜に、惑星面にピントが合った状態から少しドロチューブを引き出すと川の
流れのような気流の面が見えてくる。両者のアイピースの位置の差から、三角法で乱流層の高度が
測定できる。

計算式は、

アイピースの位置の差： �� f

主鏡の焦点距離 : f 　　 乱流層までの直線距離 : a

天体の地平高度 : H 　 乱流層の高さ : h

として、

h= ｛ (f*f/ �� f ） +f ｝ sin H 　　である。

　 20cm,F4.4 反射で、 2003 年 11 月から 2005 年 5 月までの 29 回の測定
結果を図 -1 に示す。平均の高さは、 3252m となる。横浜では 3000m 付近に乱流層が
あることが多いのである。

　上空の気流の状態を見るためには、高層気象図を使うことになる。高層気象図は 850hPa
( 高度 1500m 付近 ) 、 700hPa( 高度 3000m 付近 ) 、 500hPa( 高度 5000m 付近 ),
300hPa （高度 9600m 付近 ) がある。横浜での乱流層が高度約 3000m であるので、
700hPa の高層気象図と気象データが使えることがわかる。

３ シーングの予測

　気象データからシーングを予想するためには、インターネットで公開されている気象情報のサイト
を使うのが良い。海外の研究機関のサイトには様々なデータや図表が公開されている。その中で、
図 -2,3 のウィスコンシン大学のサイト「 Western North Pacific 　 Layer Mean Wind Analyses 」 *2 が
便利である。このサイトで、西太平洋の 850hPa(1500m) から 200hPa(10000m) の気流を見ることができる。
レイヤは 300-850hPa と 700h-850hPa を使う。過去 5 日分

のデータ画像がアニメになっているので、アニメを眺めて、気流の動きを予想できる。

画像の白い部分は最も風が強く、風速 100kt( 約 50m/s) を超えている。赤は 50kt( ≒ 20m/s) 、
オレンジは 30kt( ≒ 15m/s) 、黄色が 20kt( ≒ 10m/s) 、緑が 15kt( ≒ 7m/s) の順に風
が穏やかになる。青の部分は 10kt( ≒ 5m/s) と風が弱く穏やかな領域である。アニメで青い領域が近
づいてくればシーングは良くなり、黄色やオレンジの領域が近づくとシーングが悪くなると予想できる。

　見方は、夏は、 850hPa-700hPa のアニメで、青い領域の動きを見れば良い。

秋、冬、春は、まず、 300hPa-850hPa のアニメでジェット気流の位置の変化を見る。日本に近づいているのか、
離れて行くのかをアニメから見る。

　図 -2,3 は 2005 年 4 月 4 日の画像である。これを使い、見方を説明する。

まず、図 -2,300-850hPa の白い領域 (a) 、これは気象用語でジェット気流の強風軸と呼ばれている。
ジェット気流の強風軸、それも風速 100kt ( 約 50m/s) 以上のものが日本の真上にあるときは、シーング
が良くなる可能性が少ない。この画像では、ジェット気流の強風軸が日本から南に離れている。良く見ると横浜
付近は、オレンジ色（ b ）で風速 30kt( 約 15m/s) 以下と風が弱くなっている。 700-850hPa 、
即ち、高度 3000m 付近の風が穏やかなので、シーングが良くなる可能性がある。

図 -3,700 ‐ 850hPa では横浜上空は緑 (c) になっている。従ってシーングが良いと考えられる。

　図 2,3 の右側に風速と色の対応が示されている。印刷では見づらいので、日本付近で、それぞれの色
の風速に対応する領域を矢印で示した。

図 -4 から 7 は、 2005 年の 5 月 3 日 00UT から 5 月 4 日 00UT までの
700-850hPa の画像である。時間の順に青い領域 (a) とオレンジの領域 (b) の動きを見てゆくと、
3 日の夜のシーングとの関係がわかる。

　図 -4, 　 3 日の 00UT(AM9 JST) では、南関東から東海地方、西日本一帯が、青い領域にある。
東北と北海道はオレンジの領域にあり、その境目が黄色と緑になっている。従って、南関東から西は、
高度 3000m 付近の風が穏やかである。

　図 -5, 　 3 日の 06UT(PM3 JST) には、青い領域が北へ広がって関東から中部地方以西が、
静穏な領域になっている。

　図 -6 3 日の 18UT(4 日 AM3 JST) になると、再び青い領域は南へ動いている。これから、
3 日の夜、横浜は青い領域にあったことがわかる。

　図 -7 4 日の 00UT(4 日 AM9 JST) になると、青い領域は太平洋に下がり、関東から西は
オレンジ色の領域に覆われている。そのため、 4 日の夜は、シーング

が悪くなることが予想される。

「 WesternNorth Pacific 　 LayerMean Wind Analyses 」 *2 の見方をまとめると次のようになる。

I. 　　アニメで気流の変化を見て、気流の予想をする。

II. 　　夏は、 700-850hPa を見る。日本上空が青い領域のことが多い。台風一過の時や
前線があるときなどは風が強く黄色やオレンジ色の領域になることもある。

III. 　秋、冬、春は、まず、 300-850hPa でジェッと気流の強風軸の位置の変化を見る。

i. 300-850hPa で白い部分が日本の真上にあるときは 9000m 付近を 100kt 以上の
ジェット気流が吹いているため、シーングは期待できない。

ii. 300-850hPa が赤い時には、 700-850hPa の気流の変化を見る。黄、緑、青の順で風が穏や
かになりシーングがよくなる。

IV. 白い線は、風の向きを示している。上空に時計周りの渦ができるときは、上空に高気圧がある。
シーングは期待できるが、関東では曇ることがあるので注意がいる。

V. 　シーングの良い日の画像（ 700-850hPa と 300hPa-850hPa ）をダウンロードしておくと良い。
（このサイトには archive がない。）

４ シーングと気流の実例

　実際に撮影した惑星画像と、その時の上空の気流の状態を見てゆくことにする。調べるデータは次の３種類
である。

(A) 高層気象データ

ワイオミング大学工学部気象科学科のサ「 Departmentof Atmospheric Science 」 *3 で過去の高層の
気象データが参照できる。このサイトからダウンロードしたエマグラムと呼ばれる気象図を使う。横軸が気温、
縦軸が気圧面 ( 高度 ) になっており、太い線が気温との露天温度を示している。グラフの右には、
矢羽記号で風向と風速が示されている。

　日本に高層気象の観測地は 20 箇所ある。横浜に近

いのは館野である。館野と横浜は 100km 以上離れているが、
上空の気象状態は大きく変わらないので、館野のデータを使う。

(B) ジェット気流の位置

サンフランシシコ州立大のサイト「 CaliforniaRegional Weather Server 」 *4 で 200hPa での
　　ジェット気流の位置の画像が調べられる。過去の画像がアーカイブで参照できる。

(C) 朝 9 時の天気図

朝 9 時の天気図は気象庁のサイト *5 から入手できる。過去の天気図も参照できる。

�T　 2005 年 5 月 3 日、 4 日の状態

　撮影した木星の画像は、図 -8 である。 5 月 3 日はとてもシーングが良く、鮮明な画像が得られた。

一夜明け、 4 日の夜は、打って変わってシーングが悪くなってしまった。

　 3 日の観測時刻に近い 12UT の上空の気流状態は、図 -9 左である。
上空 10000m 付近�@には風速 110kt のジェット気流が西南西から東北東へ吹いている。
上空 9300m 付近�Aでは 80kt である。上空 3000m 付近�Bは、
北西から南東へ 15kt の風が吹いている。

4 日の 12UT の上空の気流状態は、図 -9 右である。
上空 10000m 付近�Cには風速 75kt のジェット気流が北西から南東へ吹いている。
9300m 付近�Dでは 85kt である。上空 3000m 付近�Eでは
25kt の風が西北西から東南東へ吹いている。この�Eの気流がシーングを悪くしている。

図 -10 は 2005 年 5 月 3 日と 4 日の天気図である。
図 -11 は 2005 年 5 月 3 日と 4 日のジェット気流の変化である。

図 -10 から、日本上空に来ている移動性高気圧がもう少し幅が広ければ、
良いシーングが持続した可能性があることがわかる。

図 -11 から、日本の上空のジェット気流が、西南西から北西へと向きを変えている様子がわかる。
横浜の西南西は海であり、 3 日は上空の風の障害となるものがない。
北西には山地があるため 4 日の上空の風は山により気流が乱れやすいこともシーングに影響を
与えていると考えられる。

�U　 2004 年 1 月 31 日と 2005 年 1 月 8 日の状態

　冬でもシーングの良い日がある。図 -12 の画像のように 2004 年 1 月 31 日が
そのような状態であった。　一方、 2005 年 1 月 8 日は典型的な冬の悪シーングであった。
図 -13 で上空 3000m 付近の気流を見ると 2004 年 1 月 31 日は、
20kt の西北西の風�@、 2005 年 1 月 8 日は、 70kt の風�Aである。
図 -14 の天気図を見ると、いずれも等圧線は縦になっている。日本の東にある低気圧の位置が違い、
2004 年 1 月 31 日は、南の方にある。図 -15 からジェット気流の位置は、
2004 年 1 月 31 日の方は、日本の南になっている。

�V　 2003 年 9 月 12 日

　図 -16 の火星の画像のとおり好シーングに恵まれた。図 -17 を見ると、上空まで風が穏やか
であったことがわかる。 3000m 付近では、 5kt の南西風�@が吹いている。
図 -18 の天気図を見ると横浜は秋雨前線の南側である。図 -19 のとおりジェット気流は
前線の北側で北海道の上にある。

５ 良い気流をつかむために

　

　上空の気流とシーングの関係から、良い気流を予想するための着目点をまとめる。

　 (1 ）上空の気流の状態をインターネットで調べる。

　 (2 ）僅かでもシーングが良くなる可能性があれば、観測する。

　 (3 ）シーングが良かった日は、上空の気流データと天気図を残しておく。

　 (4) できれば季節ごとに上記を整理しておく。

　　

上空の気流を調べるためには、「 Western North Pacific 　 Layer Mean Wind Analyses 」 *2 が
使いやすい。他にも様々なサイトがあるので、自分の使いやすいサイトを見つけておくとよいだろう。
上空 3000m 付近の気流が見られると良い。

　シーングが良いときのデータを残し、幾つか例が集まると、予想がしやすくなる。

　季節ごとにデータが整理されると良いが、木星だけでやると 12 年かかってしまう。土星や火星を
観測する際にも、シーングが良い日のデータを集めるとよい。特に、春と秋はシーングの良し悪しの変化が
大きいので、まず、春と秋のデータが揃うと良いだろう。

６ 補足

(1) 　山と気流の関係

　

　ダミアン・ビーチが WEB でシーングの解説がある。
図 -20 は、 The Atmosphere and Observing - A guide to Astronomical seeing.*6
に出ているものである。この図には山で気流が乱される様子が描かれている。

　 　

山越えの気流は、条件によっては 100km 先まで影響を及ぼす。からっ風が吹く関東平野
は図 -20 のような状態になっている。図 -20 を注意深く見ると、風上に向かって観測する
よりも風下に向かって観測する方が気流の乱れが少なくなることに気づく。冬の関東平野では、
なるべく風下の空、即ち、東の空で惑星を観測する方が良い。

(2 ） シーングについての研究

　シーングについては、古くから研究されている。我が国での研究を簡単に紹介する。

( �@ ) 神戸海洋気象台、片山昭氏の研究 *7

　　　 1950 年代に、神戸海洋気象台長の片山昭氏が、　シーングと気流の関係を研究し、
星のまたたきのスペクトルが等方性乱流論で主張された法則に従うことを発見した。

( �A ) 東京天文台による実地調査 *8

　　　 1955 年から 1958 年にかけて、東京大学が新たな天文台の建設地を選ぶために
瀬戸内、浜松付近、上松付近でのシーングの実態調査を行った。 10cm 屈折で北極星を一年
に渡って観測しシーングの状況を調べるという調査である。その結果、瀬戸内のシーングが最も良
いことがわかり、岡山に天文台が建設された。

　　シーングの実態調査に先立ち、雪の多いところは除かれ、晴天率から 3 箇所が選ばれた。
そのため、乗鞍のような高山や北海道は除かれている。また、沖縄は当時、まだ、米国占領下にあった。

　 ( �B ) 「マウナケア山頂（ JNLT サイト）の天文観測条件の評価」 ( 国立大文台報 Vo1 ． 1 　 No ． 1

宮下饒彦，野口　猛 , 他 7 名 )*9

　すばる建設にあたり、マウナケアのドーム設置場所における接地境界層の気流がシーングに
与える影響を調べ、望遠鏡の不動点の高さが 27m にすると、シーングに与える影響が
最も小さいことを発見した。

( �C ) 「天体観測に与える大気の影響とシーング測定　

　　　　〜広島大学宇宙科学センター望遠鏡設置場所調査〜」 ( 上田篤　 2004 年 )*10

広島大学の学生の修士論文で、望遠鏡設置場所を決めるための実地調査を行ったものである。

　

( �D ) 「電波干渉計観測に含まれる大気位相揺らぎの特性および気象条件との関係」

　　　 ( 西尾正則、角野由夫、他 4 名） *11

　　 短センチメートルあるいはミリメートル波の電波干渉計により天体観測を行う場合の大気による
揺らぎの影響を測定する研究が行われた。

　天文の分野では、天文台の建設が契機となって、 シーングの研究が行われている。
その他、電波の フェージング現象についても気流との関係が研究されている。 最近は
地上波デジタル放送のために研究が増えているようだ。地上波デジタル放送の美しいが画像を、
電波の乱れの影響を少なくして放送するため、こうした研究が行われている。

海外のことは詳しくはわからないがシンチレーションを乱流論でモデル化する研究がされているようだ。

７　謝辞

　第 29 回木星会議で発表の機会を与えていただいた阿久津弘明氏、
並びに旭川天文同好会の皆様、月惑例会で貴重な助言をいただいた平林勇氏、石橋力氏に
お礼を申し上げる。

８　参考文献

*1 「火星とその観測」　佐伯恒夫著　恒星社恒星閣　 1977 年 P91-P95

*2 ウィスコンシン大学のサイト「 Western NorthPacific 　 LayerMean Wind Analyses 」

http://cimss.ssec.wisc.edu/tropic/real-time/westpac/winds/winds-dlm.html

*3 ワイオミング大学工学部気象科学科のサイト「 Departmentof Atmospheric Science 」

http://weather.uwyo.edu/upperair/sounding.html

(Region を Southeast Asia 、 Type of plot を GIF Skew-T, 地図で日本の高層気象観測サイトを選ぶ。 )

*4 サンフランシスコ州立大学のサイト「 CaliforniaRegional Weather Server 」

の「 Jet Stream Analyses andForecasts at 300mb 」

http://squall.sfsu.edu/crws/jetstream.html

*5 気象庁の過去の天気図

　 http://www.data.kishou.go.jp/yohou/kaisetu/hibiten/index.html

*6 ダミアン・ピーチのサイト「 The Atmosphereand Observing - A guide to Astronomical seeing. 」

http://homepage.ntlworld.com/dpeach78/seeing2002.htm

*7 神戸青少年科学館　「観測室からのメッセージ」

　　 http://www.ksm.or.jp/astro/kansoku/kokuten/200302/index.html

*8 岡山天体物理観測所 40 周年記念誌　

第一章　第１章　観測所と共同利用　 P36 〜 P39 サイト調査

http://www.cc.nao.ac.jp/oao/pub/commemoration40/com40pdf/pdf/chapter1/site-chousa.pdf

　　 ((http://www.cc.nao.ac.jp/oao/pub/commemoration40/com40pdf/index.htm)

*9 マウナケア山頂（ JNLT サイト）の天文観測条件の評価」

国立大文台報 Vo1 ． 1 　 No ． 1 宮下饒彦，野口　猛 , 他 7 名

http://ads.nao.ac.jp/cgi-bin-jp/contents/rep/Vol1/

*10 「天体観測に与える大気の影響とシーング測定〜広島大学宇宙科学センター望遠鏡設置場所調査〜」

( 上田篤　 2004 年 )

http://www-heaf.hepl.hiroshima-u.ac.jp/thesis/ueda2003.pdf

*11 「電波干渉計観測に含まれる大気位相揺らぎの特性および気象条件との関係」

　　　 ( 西尾正則、角野由夫、他 4 名）

　 http://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/~nishio/LEO/PresentStatus3.pdf