台風の目の背後にある科学 -

最近、米国南東部を襲ったハリケーン・ヘレンによる壊滅的な被害は、熱帯低気圧がより強力で破壊的になっていることを示す、新たな例です。

しかし、どんなに猛烈な嵐にも、雲が渦巻く中心部には穏やかで澄み切った、最も厳しい天候から逃れる場所があります。それは「目の中心」と呼ばれる現象で、科学者たちを今も困惑させ、未だに完全な説明がされていない現象です。しかし、なぜそのような目の中心が現れるのでしょうか？そして、なぜ一部の人々は、どんなに過酷な気象条件であっても、その目の中心にたどり着くために飛行機を飛行させる覚悟をするのでしょうか？

このトピックについて、ギャラリーをクリックして、驚くべき事実をみていきましょう。

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ハリケーンとは？ -

外見上、ハリケーンは巨大な渦巻き、回転する空気の巨大な塊に似ています。しかし、ハリケーンやその他の熱帯性暴風雨は、具体的にどのようにして発生するのでしょうか？また、なぜ目があるのでしょうか？

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熱帯低気圧 -

アメリカ海洋大気庁（NOAA）は、ハリケーンを熱帯または亜熱帯の海域で発生する熱帯低気圧と呼ばれる嵐の一種と定義しています。

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嵐の特徴 -

ハリケーンは通常、時速119km以上の風速と、中心に低気圧の目があり円形の回転運動を伴うことが特徴です。

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嵐の起源 -

この嵐は、大西洋上で発生した場合はハリケーン、それ以外の地域で発生した場合は台風または熱帯低気圧と呼ばれます。しかし、最大持続風速が時速119kmに達すると、それはシンプルにハリケーンと呼ばれることが多くなります。

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暖かい海水と風 -

ハリケーンが生まれるには、暖かい海水と風という2つの基本的な要素が必要です。これは、暖かく湿った空気を吸い上げて地球の大気圏上層部へと移動させる、積乱雲の群れから形作られ始めます。

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ハリケーンが勢力を増す仕組み -

この湿った空気の塊は低気圧の領域を生み出し、それがハリケーンのエネルギー源となる暖かい空気をエネルギーに変換する嵐の配置を作り出します。

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空気の循環 -

空気の循環により、風や嵐の配置が回転します。しかし、その勢いは、コリオリ効果と呼ばれるものによっても生じます。

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コリオリ効果とは？ -

簡単に言えば、コリオリ効果とは、地面にしっかりと固定されていない物体が地球の周りを長距離移動する際に生じる偏移のパターンです。空気の流れや水の流れが曲がる原因となり、気象や海洋学における多くの現象の原因となっています。

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変化の風 -

例えば、コリオリ効果により、北半球のハリケーンは反時計回りに回転しますが、南半球のハリケーン（サイクロン）は時計回りに回転します。そして、ハリケーンの回転速度が速いほど、コリオリ効果も強くなります。

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ハリケーンの目とは、いったい何？ -

ハリケーンまたは熱帯低気圧の目とは、嵐の中心にある、ほとんどが穏やかな晴天の領域を指します。この中心のエリアは、非常に気圧が低い地域であり、なんと周辺の嵐の気圧よりも15%も低くなっています。

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目の内部を見る -

目はほぼ円形で、通常、直径は30〜65kmあります。嵐に四方八方から囲まれています。

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目の周りでは何が起こっているのか？ -

ハリケーンは目を中心に回転し、その部分自体は風速が弱く雨の降らない地域です。

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アイウォール -

嵐とその目の間の障壁は、アイウォールと呼ばれます。これは、最も激しい天候と嵐の最も強い風が発生する、そびえ立つような積乱雲のリング状のものです。ハリケーンが通過した地域の中で最も被害が甚大です。

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スタジアム効果 -

嵐の中心部では、常に目が最も大きく、嵐の底部では最も小さくなります。これは、アイウォールの上昇気流が等しい角運動量の等値線（等高線）に沿っているためです。これも高さとともに外側に傾斜しています。これは、上空から見たスポーツスタジアムのような外観を視覚的に与えることがあります。

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サイズは重要 -

一般的に、ハリケーンが強力であればあるほど、目の大きさは小さくなる傾向があります。

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壁雲交換 -

アイウォールは自身を置き換えることが可能です。気象学では、最大持続風速が時速119kmを超えるような強烈な熱帯低気圧では、アイウォールが置き換わるサイクルが自然に発生します。このサイクロン・エムナティの衛星画像では、嵐の内側の壁が新しい外側の壁に置き換わっています。

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目が形成される原因 -

目の形成の原因は、まだ完全に解明されていません。一説によると、コリオリ効果により、嵐の中心から風がそれることで「嵐の目」が形成されるのだそうです。

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アイウォールの役割 -

科学者たちは、アイウォール自体が目の形成に役割を果たしている可能性も示唆しています。熱帯性暴風雨がハリケーンに発達するにつれ、その一部がより速く回転し始め、アイウォールを形成します。アイウォールは、ハリケーンの目の周囲を囲む壁のようなものです。

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対気速度の要因 -

ほとんどの専門家は、目は遠心力と組み合わさった角運動量の保存と関係している可能性が高いと考えています。科学用語では、角運動量の保存とは、物体が循環の中心に向かって移動するにつれて、物体がより速く回転することを意味します。つまり、空気はハリケーンや熱帯低気圧の中心に向かって速度を増していきます。

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目を見張るもの -

また、気象レーダーを使えば、目を簡単に見つけることができますが、それを正確に調査するには、文字通り「嵐の目」に飛び込むしかありません。

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ハリケーン・ハンター -

ハリケーン・ハンターとは、ハリケーンや熱帯低気圧に故意に飛行機で接近し、データを収集する乗組員のことです。写真のLockheed WP-3D Orionは、NOAAの主要なハリケーン研究用プラットフォームであり、ハリケーンの目の中を直接飛行し、嵐のさまざまな部分を飛行するパターンを必要とするさまざまな実験を行うことができます。

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上から見た様子 -

米海軍は、より軽量で操縦性の高いF9F-8Pグラマン社の機体を配備し、ハリケーンの目の上空を飛行して写真データを収集しました。

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航空偵察 -

NOAAは、嵐のパターンを調査するための予備的な偵察機として、改良型のガルフストリームG-IVジェット機も使用しています。この2005年の画像では、航空機がハリケーン・リタの裏側のアイウォールを通過しています。

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ハリケーンの目の内部 -

米国本土に上陸した史上最悪の熱帯低気圧の1つが目の前を通り過ぎたときに撮影された、この驚くべき写真は、大幅に改良されたP-3オリオンから撮影されたハリケーン・カトリーナのアイウォールを示しています。

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嵐の中心 -

このハリケーン・カトリーナの目には、気象情報を収集するのと同様に、航空機のアンテナが含まれていると言われています。

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未知の世界に飛び込む -

NOAAが使用するP-3オリオンは、ハイテクレーダーや計測機器が満載されており、機体に襲いかかる自然の巨大な力に耐えるように独自に設計されています。この写真は、2019年にハリケーン・ドリアンに接近するP-3からの操縦席からの眺めです。

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衛星追跡 -

衛星は赤外線画像を使用して、気象学者が巨大な嵐のシステム内の最も強度の高い地域を特定するのをサポートしています。例えば、最も激しい対流が起こっている領域として知られる、目の周囲と外側の帯に沿って広がるオーバーシュートした雲の頂点（濃いオレンジ色）などがみられます。

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アイズワイドシャット -

ハリケーンが弱まり始めると、強固な渦巻き状の渦がないため、目がはっきりと見えなくなります。実際、濃い雲が目を覆い隠すことがよくあります。

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気候変動の影響 -

2024年9月下旬に米国南東部を襲ったハリケーン・ヘレンは、世界中で上陸を繰り返す、ますます壊滅的な熱帯性暴風雨の最新のものです。しかし、気候変動がハリケーンの勢力の増加とどのように関係しているのでしょうか？

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同じようなことが繰り返されるが、より破壊的になる -

海が温暖化しており、ハリケーンの燃料となり成長を促すには温かい海水が必要なため、より大きく、より強力な嵐が日常的になることは避けられません。そして、科学者たちはこの現状にますます懸念の目を向けています。

出典:(NOAA)(BBC)(Hurricane Science)

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