第11章巨大惑星The Giant Planets

The atmospheres of the jovian planets are the parts we can observe or measure directly. Since these planets have no solid surfaces, their atmospheres are more representative of their general compositions than is the case with the terrestrial planets. These atmospheres also present us with some of the most dramatic examples of weather patterns in the solar system. As we will see, storms on these planets can grow bigger than the entire planet Earth.

木星型惑星の大気は、私たちが直接観測したり測定したりできる部分である。これらの惑星には固体の表面がないため、大気の組成は、地球型惑星の場合よりも惑星全体の組成をよく代表している。また、こうした大気は、太陽系でも特に劇的な気象パターンを見せてくれる。これから見るように、これらの惑星の嵐は、地球という惑星全体よりも大きくなることがある。

When sunlight reflects from the atmospheres of the giant planets, the atmospheric gases leave their “fingerprints” in the spectrum of light. Spectroscopic observations of the jovian planets began in the nineteenth century, but for a long time, astronomers were not able to interpret the spectra they observed. As late as the 1930s, the most prominent features photographed in these spectra remained unidentified. Then better spectra revealed the presence of molecules of methane (CH₄) and ammonia (NH₃) in the atmospheres of Jupiter and Saturn.

太陽光が巨大惑星の大気で反射すると、大気中のガスは光のスペクトルにその「指紋」を残す。木星型惑星の分光観測は19世紀に始まったが、長い間、天文学者は観測したスペクトルを解釈できなかった。1930年代になってもなお、写真に記録されたスペクトルの最も顕著な特徴は、正体不明のままだった。その後、より良いスペクトルが得られ、木星と土星の大気にはメタン（CH₄）とアンモニア（NH₃）の分子が存在することが明らかになった。

At first astronomers thought that methane and ammonia might be the main constituents of these atmospheres, but now we know that hydrogen and helium are actually the dominant gases. The confusion arose because neither hydrogen nor helium possesses easily detected spectral features in the visible spectrum. It was not until the Voyager spacecraft measured the far-infrared spectra of Jupiter and Saturn that a reliable abundance for the elusive helium could be found.

当初、天文学者はメタンとアンモニアがこれらの大気の主成分かもしれないと考えた。しかし現在では、実際に優勢なのは水素とヘリウムだとわかっている。混乱が生じたのは、水素もヘリウムも可視光のスペクトル中に、簡単に検出できる特徴を持たないためだった。ボイジャー探査機が木星と土星の遠赤外線スペクトルを測定して初めて、捉えにくかったヘリウムの存在量を信頼できる形で求められた。

The compositions of the two atmospheres are generally similar, except that on Saturn there is less helium as the result of the precipitation of helium that contributes to Saturn’s internal energy source. The most precise measurements of composition were made on Jupiter by the Galileo entry probe in 1995; as a result, we know the abundances of some elements in the jovian atmosphere even better than we know those in the Sun.

両惑星の大気の組成は全体として似ている。ただし土星では、内部のエネルギー源にも寄与するヘリウムの沈降の結果、ヘリウムが少なくなっている。組成について最も精密な測定が行われたのは、1995年にガリレオの大気突入プローブが調べた木星である。その結果、木星大気中のいくつかの元素の存在量は、太陽中での存在量以上によくわかっている。