今村剛（JAXA）

金星気象に謎が多い最大の要因は観測データが限られていることです。地球では、たくさんの測候所を配置することで理解が進んできましたが、金星ではそうはいきません。では、地球でも活躍している気象衛星ではどうでしょうか？　しかし金星は上空を厚い雲がおおっているため、大気圏の大部分は観測不可能でした。ところが近年、新たな可能性が拓けてきました。1980年代から1990年代にかけて、雲の下の大気や地表面まで、外から透視できる赤外線（波長1.0、1.7、2.3μmなど）が相次いで発見されたのです。光は電磁波という波の一種ですが、その波の山と山の間隔（波長）が可視光線よりも長い光が赤外線です。　（μm：　マイクロメートル、1000分の1ｍｍ）

金星の地面や低高度の大気からは熱が赤外線として放射されています。そのほとんどは大気や雲に吸収さてしまいますが、上にあげたような特定の波長の赤外線は、大気中を通り抜け、上空の雲の中で何度も散乱されたあと、宇宙空間にもれ出すのです。日本が送り出すプラネットCはこの赤外線を利用して金星の神秘のベールをはがします。

金星をとりまく暴風、スーパー・ローテーション	PLANET-Cが観測する様々な光

プラネットCには特殊なカメラが5台搭載されます。それぞれのカメラが高度の異なる対象を同時に見ることによって、大気全体の姿をとらえるのです。

1μmカメラ（IR1）は、可視光では見えない低高度の雲や地表近くの水蒸気を波長1μm前後の赤外線で観測します。また地表面が発する赤外線をとらえて、鉱物組成を探ったり、活火山から噴出する熱い溶岩を探したりします。2μmカメラ（IR2）は、波長2μm前後の赤外線で低高度の雲や、場所による雲粒の大きさの違い、二酸化炭素が分解してできる一酸化炭素ガスなどを見ます。このカメラはまた、惑星間空間に分布する細かな塵が太陽光を散乱して光る「黄道光」も観測します。紫外イメージャ（UVI）は、雲頂付近をただよう二酸化硫黄などのガスや、雲の構造を、紫外線で見ます。中間赤外カメラ（LIR）は波長10μmの赤外線で上空の雲の温度を計測し、雲の構造を可視化します。雷・大気光カメラ（LAC）は雷放電にともなう発光を毎秒5万コマの超高速撮影でとらえます。金星に雷があるかどうかは議論のあるところですが、その確証をつかむのが目的です。このカメラはまた、高層大気中の酸素が放つ「大気光」という淡い光を撮影します。

金星周回軌道での観測計画

プラネットＣは、金星の赤道上空を通る楕円軌道を周回します。軌道周期は30時間で、金星からもっとも遠ざかる地点を中心とする約20時間にわたって、スーパーローテーションの回転とほぼ同期します。これは地球の自転に同期させる静止気象衛星と似ています。この間、大気の特定の半球を1〜2時間おきに継続的に撮影して一種の動画をつくります。これを解析することによって、風速の分布を求め、さまざまな気象現象を検出するのです。探査機が金星に近づくところでは、局地的な現象をクローズアップで見たり、大気の層構造を横から見たりしす。また、夜側の上空では、雷や大気光の淡い光をとらえます。

さらに、地球との間の電波通信を利用した電波科学という観測も行います。探査機から地球に送信される電波は、地球から見て探査機が惑星の背後に隠れるときと、背後から出てくるときに、金星の大気を水平方向に通過してくるので、その影響で電波の周波数や強度が変化します。これを調べれば、気温の分布や、雲の原料となる硫酸の蒸気の分布、電気を帯びた高層大気（電離層）の構造などがわかるのです。この観測のために、PLANET-Cには安定した周波数の信号を発生する装置（超高安定発振器）を搭載します。

これほど時間的にも空間的にも密な気象データが地球以外の惑星で得られるのは初めてのことです。2010年頃には「ひまわり」など地球の気象衛星による雲の動画と並んで、金星大気深部の動画が私たちに親しまれたものとなっていることでしょう。地球での常識に収まらない新現象がどれほどたくさん発見されるか、それを楽しみに、探査チームは観測装置の開発に取り組んでいます。

なお、欧州宇宙機関のビーナスエクスプレスも大気の観測を行いますが、カメラではなく分光装置による化学組成の観測が主体です。大気の流体力学に重点を置いたプラネットCとは相補う関係にあり、日欧の探査チーム間では密な協力関係があります。

金星周回衛星からの3次元的な大気観測のイメージ

PLANET-Cに搭載されるカメラの構造