土星でも見られる波のようにうねる雲の謎、なぜこのような現象が起こるのか

2015年11月06日

空に波！？原因は何？

コロラドの空に、雲の波が現れました！専門家によると、これは”ケルビン・ヘルムホルツ不安定性”という現象で、土星を含む多くの太陽系惑星の大気で見られる現象のようです。

時折見られるこの美し現象は、雲の中で二つの空気の気流が違うスピードで動くことによって、その二層が不安定になり起こるそうです。それによってできる小さな渦が大きなまるで波のような渦になって現れたものだそうです。”ウィンドシアが空気の流れの中に波を生み出し、その時同時に雲を作るのに十分な水分があるとき、渦が産まれます。それが雲の上の部分に見られるものです”と気象学者は言います。しかし長く続く現象ではないそうです。

ケルビン・ヘルムホルツ不安定性

ケルビン・ヘルムホルツ不安定性とは、流体力学上の概念で、層を成しており各層ごとに密度の異なる流体が、お互いに異なる速度で水平運動するときに発生する、流体の不安定である。KH不安定、KHI とも呼ぶ。

密度や移動速度が異なる流体が接触している界面では、密度と渦度が不均一になり重力波を発生させる。界面でのこの波動が擾乱として成長すると、流体の運動が不安定化する。
wiki-ケルビン・ヘルムホルツ不安定性-より引用

ケルビン・ヘルムホルツウェイブは、地球の磁場環境の境界にも存在することが知られていました。この写真のシュミレーションは、磁気圏と呼ばれる、地球の周りの磁気バブルを示したものです。太陽からの安定した太陽風の粒子が一気に流れることで、ケルビン・ヘルムホルツウェイブとして知られる模範的な波の形状を生み出しています。