Credit & Copyright: Pekka Parviainen (Polar Image)

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　それではまず、最初に夜光雲の背景から。

　夜光雲（NLC＝Noctilucent clouds）は、大気での最も高い雲です。そして、中間止面でおよそ83kmの平均高さがあります。

　それらは、両方の半球で、そして、局地的に夏だけの間、50-65度の高い緯度地域だけの中で一般的に観察されます。

　1年にほぼ10-20の夜光雲を見ることができるくらい珍しい現象です。

　夜光雲は、ほとんどが高い巻雲のように見えます。しかし、光学的にだいぶ薄くて青っぽいか、色で銀色に光ります。

　実際に、光学的に薄暮の時間に見ることができるだけであるほど、薄い雲です。そのとき、太陽はもはや地上や厚い大気圏の下を照らしていません。

　形成と構成の理論を検証してみましょう。

　実際に夜光雲構造と形成については、2つの対抗している理論として、氷理論と塵理論があります。

　塵理論では、夜光雲が宇宙かまたは大気中の硬質性の塵から作られると推定しています。しかし、この理論は、いくつかの欠点を持って、一般に誤っていると考えられています。

　他方、氷理論は、観察と一致していて、夜光雲を観察した結果、気候学的に説明することができます。

　それは、かなり一定で制止した高度と高い緯度だけに現れること、そして、夏の間だけの局部的なものであることなどです。

　これらは、簡単に対処できる状況ではありません。

　考えられる一つとして、温度が上の方で減少して、上の方で非常に寒くなければならないことですが、これは私たちの大気圏の最も低い一部である対流圏にあてはまるだけです。

　対流圏より上の温度は、主にオゾンによる紫外線放射の吸収のために、再び上がり始めます。

　私たちの大気圏はさらにより高空で、精力的な短い波長の放射さえ吸収します。

　このように、私たちの大気圏の最上の一部は、実際に最も熱いものです。

特別解説

　この付録画像は、我がロズウェル・シリ大学の副学長の偉大なマリア様と懇意になった某恒星の惑星人に対して、マイケルが思わず嫉妬した真姿を暴露した画像です。

　(感想＝それにしても自然の造形とはいえ、似ていますね。ＮＡＳＡもこのような画像を取り上げるユーモアがあればね。ユーモアで済まないかぁ・・・。)

Credit : Planet Quent, The Horizon

　波が弱くなるとき、勢いの移動が起こります。

　これは、波が不安定ならば放射性冷却または対流的に覆ることによって起こります。

　重力波が夏の中間圏に上方を広げることができる唯一の波であるとわかります。

　そして、強い東への移動状態速度がある以外には、どのような重力波もありません。

　重力波が全く唯一の夏の中間圏に上方を広がることができる波で均一でないことに、そして、重力波の性質が、単独の強い東の移動状態速度を持つものになります。

　それらがそれ以上を伝達して、結局静的に不安定になってバラバラになるまで、波の振幅は増加します。そして、東への勢いを並の流れへと移動します。

　大気圏で風と気温傾度は、相互に結びつけれることができます。

　このように、勢いの始まりも局地的に温度領域を変えます。

　この仕組みは、地域を実際に、概して温度でおよそ130K、大気において最も冷えた場所であるほど、強く夏の極地の中間止面を冷却します。

　太陽熱効果が無い冬の極地の中間止面でおよそ60Kと低いです。

　この並外れた温度分布は強い上下運動によって説明することができます。そして、垂直に広がっている重力波の希薄化によって動いています。

　夏の極地の中間圏での勢いの投入量は、中間圏が放射性調和で東に向けるならば、起こらなければならない西への流れを減少させます。

　供給することに加えて低温と垂直に広がる重力波も、強制的な上への運動で成層圏から水蒸気の連続的供給を提供します。

　このように、重力波は夜光雲構造にとって不可欠です。

　それらも、雲に普通の形を及ぼします。

　また、もう一つの水蒸気関係、運搬であるすなわち、中間圏でのメタンの光解離で、ほぼ等しい重要性があります。

　この過程は、自然の位置に夜光雲構造のために水蒸気を生じます。

　水蒸気がまた、65kmの高度より上に光分離して、これは有利な条件です。

　中間止面で、水分子の平均の存続期間は、3-10日だけです。

　上記したような仕組みでも、夜光雲が夏の間に、そして、高い緯度だけで見ることができる理由の説明ができます。

　中間止面の高度は、少しも異なりませんし、夜光雲の高度もそうです。

　このように、氷理論は、夜光雲観察を説明することに非常に適しています。

　夜光雲粒子は多分非常に小さいでしょう。おそらく、一般的に50ナノメートル未満の範囲と考えられます。

　粒子大きさについては、ほとんど直接の証拠がありません。しかし、可視光の光線的な分散であるように見えます。

　このように、夜光雲の偏光は、背景である空の偏光と類似しています。

　これは、明らかに放射の波長より小さい粒子で、決して説明できないほどに難しいです。

　雲粒子は、各々が六角形の氷でも立方の氷または形のない氷である可能性すらあります。

　全ての様態は、温度と気圧によって形成に結びつけることが可能です。

　気候変化とのつながりについて考えてみましょう。

　最初の夜光雲観察は、1885年からで最初の真珠母雲観察の15年後で、インドネシアのKrakatau山の火山性による噴火の2年後ということになってます。

　この最初の観察が噴火によったと推測されました。そして、中間の大気圏に多くの水蒸気と塵を放出しました。

　これは、観察と一致しています。

　この出来事に続いて多くの素晴らしい夜光雲が表れ、さらに、雲は何十年も実際に出現しました。

　しかし、1920年代から、観察はますます頻繁になったようです。

　全ての現象が、産業活動と関連して現れていることが、非常にありそうです。

　大気中のメタン蓄積量は、産業革命前の時代から２倍以上になりました。

　メタンの増加した量と他の温室効果ガスは、大気圏の最も低い側で温度を上昇させましたが、どこか他で減少させました。

　このように、夜光雲と真珠母雲が、地球の気候への私たちの影響の最初の見える徴候である可能性が非常にあります。

　太陽のオーロラ活動による夜光雲観察の比較は、これらの温度変化の現象が明らかに夜光雲観察例の数に影響を及ぼすことを示唆します。そして、さらに氷理論を追認できます。

　状況が、そうであるならば、私たちは近い将来により頻繁でより素晴らしい夜光雲の出現を見るであろうことは、予測するのが簡単です。

　また、夜光雲季節の期間は、いくぶん増えることになるでしょうし、出現する地域も赤道近くにまで広がることでしょう。

　残念なことに、これは全て作り話ではありません。

　中央の大気圏活力のオゾン層破壊の影響は、さらに不確実でメタンの量と私たちの大気圏の中の他の温室効果ガスより潜在的にもっとたくさん重大です。

　とりわけ、大きなオゾン層破壊は、全部の中間の大気による循環系統の再編成に至りさえする可能性があります。


　中間止面は、地球大気圏でも観察することが最も難しい場所のうちの1つです。

　衛星やレーダーは、遠隔探査測定を行うことに用いることができます。しかし、元の位置への測定は、高価なロケットを使って、実行しなければなりません。

　遠隔探査方法は、直接の測定とロケットがデータ的に限られた空間や時間的な決定が可能でないとあまり活用することができません。

　例えば、ロケットの場合には、上昇途中と落下のたった２度だけ、それもほんの数秒でしかも限定的な通過点だけしかデータを得られません。しかも、高速で薄い夜光雲層を透過します。

　このように、人間の観測者による夜光雲調査が、非常に評価されることになります。

　そして、観測者のネットワークは、夜光雲から価値ある気候学のデータを提供することができます。

　大部分の価値ある観察は、たとえば、早春や晩秋・初冬のような夜光雲季節外で、または低い緯度である50緯度以下の通常と異なる状況下におけるものになります。

　そのような出来事の写真は、本物の現象であるならば他の同様なものよりも貴重なものになります。

　もちろん真贋については、そのような偏光フィルタを使用しているか、太陽の上昇角度を照合することで可能です。

　太陽が、地平線の下で6-12度である時だけ、これらの状況が満たされます。

　空がまた明るさでその平均未満で、そのように見える多くのものは、夜光雲より同様の地球の影です。

　巻雲のように、夜光雲は一般に、少なくとも主にウォーターアイスから成ると思われています。

　以下については、氷理論だけで詳細に触れてみたいと思います。

　氷理論によれば、夜光雲はウォーターアイスから成ります。

　雲粒子は、小さい塵粒子にまたは特定のイオン、いわゆるイオンから導かれた氷晶形成によって種々雑多な氷晶形成で両方の極地の中間止面でつくられます。

　少なくとも、超飽和が氷と関連しているのならば、氷晶形成が起こるだけです。

　全体の中間の大気圏、成層圏と中間圏が非常に乾くので、これは極低温を必要とします。

　また、苛酷な紫外線放射が中間圏で水分子を分解するので、水蒸気の連続的な源が、なければなりません。

　それに加えて、それが連続的に補給されないならば、水の増加で雲粒子の形成と成長に供給されます。

　空気がこれらの高度に非常に薄いことは、熱のまさしくその概念がそこで少し漠然とすることを指摘すべきかもしれません。

　したがって、この太陽エネルギーの強い焦熱地獄の中央で、どのように氷雲を作る非常に冷えた場所があるのでしょうか？

　この質問に対する答えは、驚かせることに垂直に広がる重力波の希薄化または浮力波です。

　これらは、天文学者が発見しようとしている重力フィールドの波ではありません。

　これらの波は、主にジェット気流、雷雲と山に起因します。

　垂直に広がる波は、上向きにたくさんの運動量を下の大気圏へ移動させます。

　したがって、対流効果は流れを赤道に向けます。そして、夏の半球極地の中間圏で、強い上への運動と関連する断熱的な冷却を強制して、冬の側極地の中間圏で下への運動と断熱的な暖房の埋め合わせをします。

　それらが主に中間圏に達する垂直に広がる波を決めますが、この循環は、また、成層圏の状況に左右されます。

　このように、紫外線吸収の変化による例で成層圏の風の変化は、中間圏でもかなり状況を変えることになります。

　この中央の大気圏循環仕組みは、全く複雑で、放射、化学現象と流体力学に依存していて、強く非線形の全体の系統を作る反応系統で満ちています。

　夏の月だけの間に温度と湿気の両方が、氷粒子形成と成長にふさわしい状況です。

　夏の成層圏だけが都合のよい種類の垂直波を中間圏に広げて、東への勢いの必要な流入を提供します。

　冬の間、成層圏の中の帯状の風が反対方向になるので、東へ広がる波は中間圏に広がることができません。

　中間止面間近の東への運動量の流入と関連する上方への移動は、夏の半球の高い緯度で起こるだけです。そして、雲の形成をそこに限定します。

　極側と地上観察の緯度地域は、夏の月の間にまた太陽の上昇角度によって制限されます。

　しかし、衛星はしばしば全部の極地の地域をカバーしている雲を観測しました。

　これらの雲は、縁取りから検討して極地の中間層的な雲と夜光雲と呼ばれています。

　十分な条件となる低温と高い湿気は、中間止面の浅い層で達するだけですので、雲の垂直範囲は常に小さいです。