土星の六角形

土星の六角形は、北緯約78度に位置する土星の北極の周囲に持続的に存在する、ほぼ六角形の雲のパターンです。 ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]} 六角形の辺の長さは約14,500 km (9,000 mi)で、^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]}地球の直径より約2,000 km (1,200 mi)長いです。^{[ 8 ]}六角形の高さは約300 km (190 mi)で、時速320 km (200 mph)で移動する大気ガスのジェット気流である可能性があります。^{[ 4 ] [ 5 ] [ 9 ]}六角形は10時間39分24秒の周期で回転しており、これは土星内部からの電波放射の周期と同じです。 ^{[ 10 ]}六角形は、可視大気中の他の雲のように経度方向に移動しない。^{[ 11 ]}        

土星の六角形は1981年のボイジャー計画で発見され、その後2006年にカッシーニ・ホイヘンスによって再訪されました。カッシーニ計画では、六角形は主に青色から金色に変化しました。ハッブル宇宙望遠鏡の観測で確認されたように、土星の南極には六角形はありません。しかし、北極の六角形と同様に渦があります。 ^{[ 12 ]}六角形の雲のパターンについては、複数の仮説が立てられています。

土星の極六角形は、1987年にデビッド・ゴッドフリーによって発見されました^{[ 13 ]。}これは、 1981年のボイジャー探査機によるフライバイ観測の画像をつなぎ合わせて発見されたものです^{[ 14 ] [ 15 ]。} そして、2006年にはカッシーニ探査機によって再調査されました^{[ 16 ]}。

カッシーニは、2009年1月に六角形が太陽光に当たるまで、熱赤外線画像しか撮影できなかった。^{[ 17 ]} カッシーニはまた、惑星と同じ速度で移動しながら六角形の気象パターンのビデオを撮影し、六角形の動きだけを記録した。^{[ 18 ]}

2012年から2016年の間に、六角形は主に青色から金色に変化しました。^{[ 19 ]}この現象の仮説の一つは、季節の変化により極が日光にさらされることで、日光がもやを発生させているというものです。これらの変化はカッシーニ探査機によって観測されました。^{[ 19 ]}

初期の仮説では、六角形はロスビー波に起因するとされていた。^{[ 20 ]}

オックスフォード大学で提唱された仮説では、六角形は土星の大気中の風速に緯度勾配が急峻な場所に形成されるとしている。[ 21 ]同様^の規則的な形状は、液体の入った円形タンクを中央と周辺で異なる速度で回転させたときに実験室で作成された。最も一般的な形状は六角形であったが、3～8辺の形状も生成された。形状は、速度の異なる2つの異なる回転流体の間の乱流領域で形成される。 ^{[ 21 ] [ 22 ]}流体境界の遅い側（南側）に同様のサイズの安定した渦が多数形成され、これらは互いに相互作用して周囲に均等に間隔を空けて配置される。渦の存在は境界がそれぞれの渦が存在する場所で北方向に移動するよう影響を与え、これが多角形効果を生み出す。^{[ 22 ]}速度差と粘性パラメータが一定の範囲内にある場合を除き、風の境界では多角形は形成されないため、土星の南極や木星の極など他の可能性のある場所には存在しない。

他の研究者たちは、実験室での研究では、土星の六角形では見られない一連の螺旋状の渦である渦列が見られると主張している。シミュレーションでは、土星の優勢な雲と同じ方向に浅くゆっくりと局所的に蛇行するジェット気流が、同じ境界安定性で土星の六角形の観測された挙動に一致することが示されている。^{[ 23 ]}

土星の北極六角形周極ジェット（ジェット）と北極渦（NPV）システムの順圧不安定性の発達により、観測された六角形に似た長寿命構造が生成されますが、これは文献中の多くの論文でこの文脈で研究されたジェットのみのシステムの場合とは異なります。したがって、NPVは六角形ジェットを安定化させる決定的な力学的役割を果たします。最近文献で土星のNPVシステムの起源であると示唆された湿潤対流の影響は、順圧回転浅水モデルの枠組みで調査され、結論は変わりません。^{[ 24 ]}

カリフォルニア工科大学で行われた2020年の数学的研究では、嵐が嵐自体とは反対方向に回転する風の輪（反サイクロン環、または反サイクロン遮蔽と呼ばれる）に囲まれている場合、どの惑星でも多角形の安定した幾何学的配置が発生する可能性があることがわかった。^{[ 25 ] [ 26 ]}このような遮蔽は、隣接するサイクロンの背景に渦度勾配を作り出し、サイクロン間の相互反発を引き起こす（ベータドリフトの効果に似ている）。土星の極低気圧は、木星の極低気圧よりもサイズが大きく風速も遅いため、木星のような多角形の周極低気圧パターンを維持することはできず、そのため、土星の持続的な六角形に対する最も妥当な説明としては、側面に隣接する渦と深い順圧不安定性（カッシーニの風速測定では、少なくともカッシーニとの遭遇時には浅い順圧不安定性は否定されている）、あるいは傾圧不安定性が残る。^{[ 27 ]}

• タイタンの極渦

• カッシーニ探査機が撮影した土星の六角形の動画（YouTube）
• 土星の回帰175、カッシーニ探査機の画像、2012年11月27日
• 土星の奇妙な六角形 ― 鮮やかな色彩で！ ― ユニバース・トゥデイ
• 惑星写真ジャーナルより、六角形の端
• 土星の六角形が明らかに、APOD 2012年1月22日
• 土星の北極渦の中心部、今日の天体写真– 2012年12月4日
• NASA提供の六角形の回転動画
• NASAの探査機カッシーニが土星の六角形の最高の画像を取得（2013年12月4日）
• アニメーションによる渦巻きビュー（TPS）
• 六角形のイメージ
• 土星の六角形を実験室で再現（動画）
• 六角形の色が変わる（2016年10月21日）