遠い地球が消えて 冷え冷えとした惑星を見つめる時 はるか雲海の上を音もなく流れ去るカッシーニは たゆみないタイタンの営みを告げています 今宵、当ブログがお届けするジェットストリーム。以下、機械翻訳
タイタンの熱圏ジェットにおける動的不安定性の検出
2021年6月3日提出
地球と同様に、土星の最大の衛星であるタイタンは、タイタンを取り囲む高高度の帯状の風 (またはジェット) のシステムを持っています。2016 年 8 月の Atacama Large Millimeter/submmimeter Array (ALMA) の使用、Lellouch et al. (2019) は、これまで知られているよりもはるかに高い高度で、最大 340 m/s という驚くべき速さの赤道ジェットを発見しましたが、そのような高速の起源はまだ理解されていません。2017 年 5 月にスペクトル分解および空間分解された ALMA 観測を取得して、タイタンの 3D グローバル風場をマッピングし、その結果を 2016 年 8 月のデータの再分析と比較しました。ドップラー風速マップは、高度範囲 ~300～1000 km (上部成層圏から熱圏まで) で得られました。熱圏の最高高度では、赤道帯風速の 47% の減少が 9 か月間で測定されました (タイタンの L_s = 82-90 度に対応)。これは、動的不安定性の結果として、最近発見された熱圏赤道ジェットの劇的な減速と閉じ込めの喪失 (拡大) によるものと解釈されます。上層大気のダイナミクスにおけるこれらの予想外の急速な変化は、ジェットの主要な駆動メカニズムの強い変動性と一致しています。
図 1. 左パネル: 2016 年 8 月にタイタンの東端と西端で観測された ALMA HNC (J = 4 − 3) スペクトルと
2017 年 5 月、202 m s−1 の共通チャネル間隔に再割り当て
. フィットしたガウス プロファイルが重ねられます (点線の曲線)。
中心速度 (縦の点線) で。 右のパネル: 対応する連続体減算、スペクトル統合
Titan の HNC (J = 4−3) 放出のフラックス マップ。 左のパネルの東西スペクトルは、600 km 上空で抽出されました。
それぞれ E と W とラベル付けされた点での赤道。 (ガウス) 空間分解能要素の FWHM が表示されます。
各マップの左下。 天空に投影された距離は、タイタンのディスクの中心に対して与えられます (縦座標軸は揃えられています)。
天の北）
図 2. 2016 年 8 月の CH3CN、HC3N、HNC の ALMA 観測に基づくドップラー風速マップ (Ls = 82◦)
および 2017 年 5 月 (Ls = 90◦)。 速度コンターは m s−1 の単位でラベル付けされます
. ワイヤーフレームの球体はタイタンの向きを
アルマの視野を尊重します。 空間分解能 (楕円ガウス ビームの FWHM) は、それぞれの左下に示されています。
パネル。 これらの図のデータは、次の URL から FITS 形式で入手できます: https://doi.org/10.5281/zenodo.3965956。
図 3. 上段: 2016 年に取得された、各分子の逆畳み込み (取得済み) 帯状風速プロファイル (v(φ)) (赤い破線)
および 2017 年 (青い実線)。 M¨uller-Wodargらの熱圏モデル予測。 (2008) (vmax = 60 m/s−1
) も表示されます
(緑の点破線の曲線)、2016 HNC プロファイルから採用された Gaussian FWHM を使用。 下段: 対応するジェットの不安定性
Rayleigh-Kuo 基準 (β − Uyy) を使用した、各高度とエポックの分析。
図 4. 2016 年のアルマ望遠鏡の観測から得られた 2 次元の東西風のフィールド (Ls = 82◦) および 2017 (Ls = 90°)。
各分子のピーク正規化発光寄与関数 (Lellouch et al. (2019) から) は、2016 年に示されています (右上
x 軸) 色付きの曲線を使用します。 風速は、ピーク寄与高度 (¯z) の間で線形補間されています。
それぞれの分子であり、補間範囲 (345 ～ 990 km) の外では一定であると想定されます。
図 5. 2016 年と 2017 年の各分子のドップラー速度エラー マップ。これらは、16 ～ 84 パーセンタイルの範囲です。
ピクセルあたり 300 回のモンテカルロ エラー実行から得られた速度の分布 (1σ 速度の不確実性に対応、ガウス統計を仮定します)。
タイタンの熱圏ジェットにおける動的不安定性の検出
2021年6月3日提出
地球と同様に、土星の最大の衛星であるタイタンは、タイタンを取り囲む高高度の帯状の風 (またはジェット) のシステムを持っています。2016 年 8 月の Atacama Large Millimeter/submmimeter Array (ALMA) の使用、Lellouch et al. (2019) は、これまで知られているよりもはるかに高い高度で、最大 340 m/s という驚くべき速さの赤道ジェットを発見しましたが、そのような高速の起源はまだ理解されていません。2017 年 5 月にスペクトル分解および空間分解された ALMA 観測を取得して、タイタンの 3D グローバル風場をマッピングし、その結果を 2016 年 8 月のデータの再分析と比較しました。ドップラー風速マップは、高度範囲 ~300～1000 km (上部成層圏から熱圏まで) で得られました。熱圏の最高高度では、赤道帯風速の 47% の減少が 9 か月間で測定されました (タイタンの L_s = 82-90 度に対応)。これは、動的不安定性の結果として、最近発見された熱圏赤道ジェットの劇的な減速と閉じ込めの喪失 (拡大) によるものと解釈されます。上層大気のダイナミクスにおけるこれらの予想外の急速な変化は、ジェットの主要な駆動メカニズムの強い変動性と一致しています。
図 1. 左パネル: 2016 年 8 月にタイタンの東端と西端で観測された ALMA HNC (J = 4 − 3) スペクトルと
2017 年 5 月、202 m s−1 の共通チャネル間隔に再割り当て
. フィットしたガウス プロファイルが重ねられます (点線の曲線)。
中心速度 (縦の点線) で。 右のパネル: 対応する連続体減算、スペクトル統合
Titan の HNC (J = 4−3) 放出のフラックス マップ。 左のパネルの東西スペクトルは、600 km 上空で抽出されました。
それぞれ E と W とラベル付けされた点での赤道。 (ガウス) 空間分解能要素の FWHM が表示されます。
各マップの左下。 天空に投影された距離は、タイタンのディスクの中心に対して与えられます (縦座標軸は揃えられています)。
天の北）
図 2. 2016 年 8 月の CH3CN、HC3N、HNC の ALMA 観測に基づくドップラー風速マップ (Ls = 82◦)
および 2017 年 5 月 (Ls = 90◦)。 速度コンターは m s−1 の単位でラベル付けされます
. ワイヤーフレームの球体はタイタンの向きを
アルマの視野を尊重します。 空間分解能 (楕円ガウス ビームの FWHM) は、それぞれの左下に示されています。
パネル。 これらの図のデータは、次の URL から FITS 形式で入手できます: https://doi.org/10.5281/zenodo.3965956。
図 3. 上段: 2016 年に取得された、各分子の逆畳み込み (取得済み) 帯状風速プロファイル (v(φ)) (赤い破線)
および 2017 年 (青い実線)。 M¨uller-Wodargらの熱圏モデル予測。 (2008) (vmax = 60 m/s−1
) も表示されます
(緑の点破線の曲線)、2016 HNC プロファイルから採用された Gaussian FWHM を使用。 下段: 対応するジェットの不安定性
Rayleigh-Kuo 基準 (β − Uyy) を使用した、各高度とエポックの分析。
図 4. 2016 年のアルマ望遠鏡の観測から得られた 2 次元の東西風のフィールド (Ls = 82◦) および 2017 (Ls = 90°)。
各分子のピーク正規化発光寄与関数 (Lellouch et al. (2019) から) は、2016 年に示されています (右上
x 軸) 色付きの曲線を使用します。 風速は、ピーク寄与高度 (¯z) の間で線形補間されています。
それぞれの分子であり、補間範囲 (345 ～ 990 km) の外では一定であると想定されます。
図 5. 2016 年と 2017 年の各分子のドップラー速度エラー マップ。これらは、16 ～ 84 パーセンタイルの範囲です。
ピクセルあたり 300 回のモンテカルロ エラー実行から得られた速度の分布 (1σ 速度の不確実性に対応、ガウス統計を仮定します)。
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