中間圏(高層大気)に観測される夜光雲の形成メカニズムを新しい理論モデルを用いて解明。水蒸気から雪や雨の核が形成する基本的なプロセスの理解に寄与する成果。地球外の惑星大気の雲の生成予測にも適用可能。中間圏*1に観測される夜光雲*2の形成メカニズムを新しい理論モデルを用いて解明しました。これまで中間圏での氷粒子の生成を説明するために2つのメカニズムが提案されてきました。形成メカニズムを特定することに成功しました。本研究の手法は汎用性があり,他の惑星大気の雲の生成を考える際にも適用することが可能です。高度80〜90km付近の中間圏でも氷の雲が形成されることがあります。この雲は主に夏の極域地域において日の出前や日没後に見られることから夜光雲と呼ばれています。近年は出現頻度が高まっており,地球温暖化との関連が指摘されています。氷粒子は大きさがわずか数十ナノメートルと考えられています。大気に存在する不純物を核として凝縮が進む不均質核生成*4が考えられます。蒸気から凝縮核を作る均質核生成が起きると考えられていました。微隕石が蒸発した後の塵を核として氷の凝縮が進む不均質核生成が起きるとも言われています。夜光雲の形成過程には2つの説が考えられており,どちらの氷粒子の生成メカニズムが支配的かは明らかになっていませんでした。研究グループは理論的な手法を用いて夜光雲の生成メカニズムを調べました。不定性が残されていました。半現象モデルと呼ばれるより正確な核生成過程の理論モデルを採用しました。均質核生成と不均質核生成のどちらが支配的になるのかについて調べ条件を導き出しました。塵の数が不足すると均質核生成が起きます。近年の観測データから得られている塵の量や大気環境を用いて中間圏において均質核生成と不均質核生成のどちらが卓越するかについて調べました。中間圏では均質核生成は極めて起こりにくいことが明らかになりました。温度は100K(マイナス170度)以下という非常に低い温度でしか起きないことがわかりました(図1)。実際の夜光雲の観測とは一致しませんでした。本結果は中間圏では水蒸気からナノサイズの凝縮核が直接作られる均質核生成は起きていないことを示しています。不均質核生成が中間圏で効果的に行われることが示されました。そのわずかな量でも氷粒子が十分成長できることがわかりました(図2)。中間圏に形成される夜光雲は微隕石が蒸発,再凝縮した結果として存在している微小な塵の表面に氷が凝縮することで作られた氷粒子と考えられます。地球温暖化の影響と考えられています。本研究は長期的な気候変動の解明に役立つことが期待されます。図1:徐々に冷却する水蒸気から均質核生成した場合の凝縮核の生成頻度の温度変化。ある温度でピークになる。凝縮が100K(マイナス170度)以下の非常に低い温度まで凝縮が起こらないことを示している。図2:氷粒子の形成メカニズムは大気に存在する塵の数密度と大気の冷却率に依存する。夜光雲は微隕石が蒸発や再凝縮することにより存在する微小な塵の表面に氷が凝縮することを示す。85km付近の温度が地球上で最も低くなる。中間圏の高度80-90km付近に作られる雲で主に夏の極域地方で見られる。蒸気から凝縮核が生成すること。不均質核生成もともと存在する不純物を核として相変化が起きること。雲粒の核となる微粒子のこと。宇宙から降ってくる微小な隕石のこと。分子動力学シミュレーション計算機を用いて分子ひとつひとつの運動を計算すること。Reserved.先頭へ戻る。