それはUFOですか？いいえ、それは人間が作った驚異です！美しいロケット雲をご紹介します

ネットユーザーが奇妙な雲の写真をインターネットに投稿しているのをよく見かけます。これらの雲は私たちが普段見ている雲とは違います。それらは明らかに方向性があり、最初は長い尾を持つことが多いですが、一定の長さに達すると突然膨らみ始め、上部に前方に移動する明るい点があることがよくあります。こうした天文現象は目撃者から未確認飛行物体（UFO）と呼ばれることが多く、白熱した議論を巻き起こす。

2018年6月29日、ファルコン9号はドラゴン宇宙船を国際宇宙ステーションに運びました。

実際、このようなことは冷戦初期に何度も起こっていました。この奇妙な天文現象は、かつて多くの人々に相手側の核ミサイルが攻撃していると思い込ませ、パニックを引き起こした。しかし、天文学や気象学に詳しい人なら、これに驚くべきではないだろう。なぜなら、この種の天文現象は、ロケットやミサイルの打ち上げによって引き起こされる人工的な天文現象、つまりロケット雲であることが多いからだ。

ロケット雲とは何ですか？

2017年12月23日のクリスマスイブに、10基のイリジウム衛星を搭載したSpaceXのファルコン9ロケットが米国のケープカナベラル宇宙軍基地から打ち上げられました。ロケットが引き起こしたロケット雲は多くの人々を怖がらせ、地元メディアもそれを報道して人々を安心させた。

2017年12月23日、ファルコン9ロケットがアメリカのケープカナベラル宇宙軍基地から打ち上げられました。

打ち上げ時に形成されたロケット雲

時々、上を見上げると飛行機が作った飛行機雲が見えることがあります。これらは本質的にはロケットの打ち上げによって発生するロケット雲と同じですが、ロケット雲は飛行機雲よりもはるかに高い位置にあることがよくあります。英語では、このロケットが引き起こす特異な天文現象は「宇宙クラゲ」と呼ばれ、その膨張部分がクラゲの姿に非常に似ていることから、中国語では「宇宙クラゲ」と翻訳されている。

ファルコン9は2018年6月29日の夜明け前にケープカナベラル宇宙軍基地から打ち上げられた。

気象学の観点から説明すると、このタイプの雲は夜光雲と呼ぶことができます。自然条件下では、夜光雲は直径が最大 100 ナノメートルの小さな水氷結晶で構成されることが多いです。一般的に、夜光雲は高度約76～85キロメートルに存在し、大気圏の端に非常に近い位置にあります。これらは大気中に存在できる最も高い雲であり、高高度巻雲の一種です。自然条件下では、高緯度地域でのみ観測できることが多く、観測時間は早朝または夕暮れ時になることが多いです。このタイプの雲の高さは宇宙に非常に近いため、太陽光を地球の接線と見なすと、地上が暗いときでも、上空の夜光雲は接線の外側にあり、太陽光で照らされることがあります。このとき、地上の人々は暗い空に光る雲を見ることができます。もしそれを自分の目で見ることができたら、それは人生で滅多にない経験となるでしょう。

ロケット雲は、ロケットの打ち上げ時に意図せず作り出される、一種の人工天文現象であると言えます。これはロケットの飛行中に発生し、可視範囲内で観察できますが、最もよく見える方向はロケットの打ち上げ方向と平行です。こうすることで、ロケットの打ち上げによって生じる美しいロケット雲を垣間見ることができます。

ロケット雲について話すときは、現在ロケットで使用されている燃料について話す必要があります。国内外の現在のロケットを基準にすると、主な燃料は四酸化窒素/ヒドラジン化合物です。液体酸素/灯油;液体酸素/液体水素;液体酸素/メタンと固体燃料。

これらの燃料のうち、固体燃料は、燃焼すると大量の粒子状物質を生成する可能性があります。他のいくつかの燃料も燃焼プロセス中に大量の水蒸気を生成する可能性があります。高高度の水蒸気は氷点下の気温により氷の結晶に変化し、粒子、水蒸気、氷の結晶は雲の形成において重要な要素となることが多いです。ロケットの打ち上げプロセス中、ロケットは排気ガスを後方に連続的に排出し、ロケット雲が生成されます。近年、中国の宇宙産業が急速に発展し、ロケットの打ち上げ数が増加しているため、中国でのロケット雲の目撃数は徐々に増加しています。

ロケット雲を見るための「入り口」

ロケット雲の形状は、ロケットのモデルやタイプと密接に関係していることが多いです。例えば、我が国の長征5号Bロケットは、コアステージとブースターステージで構成される非常にユニークな1.5段式ロケットです。コアステージを一度点火すれば、ペイロードを直接軌道に送ることができます。他の段階はないので、このロケットの打ち上げによって生成される雲は断続的にはなりません。ただし、世界のほとんどのロケットは 2 段以上なので、ほとんどのロケットが作り出せるロケット雲について説明します。

ロケット雲の不連続性、つまり第 1 段と第 2 段が分離するときの雲の状態は、ロケットのコア段の点火時間と密接に関係しています。それぞれのロケットによって作り出される雲はそれぞれ独特であると言えます。同じロケットでも、打ち上げ軌道やその時の気象状況、風の強さなどによって、生成される雲は非常に多様であるため、一般化することは不可能です。結局のところ、幸運にもロケット雲を見ることができたとしても、ケースバイケースで分析する必要があります。

SpaceX の Falcon 9 は非常に特殊な再利用可能なロケットです。第 1 段と第 2 段が分離し、第 2 段が点火した後、第 1 段は発射場所または特定の回収船に戻ります。このとき、正反対の「宇宙クラゲ」が2匹同時に現れるという不思議な光景も見られます。

わが国が2021年12月23日に長征7Aロケットを打ち上げた際、パイロット（Weiboアカウント：@天边的贝洛斯）は幸運にもロケット打ち上げのプロセスを目撃し、完璧なロケット雲を見てビデオを撮影しました。便宜上、途中の中断を区間として前半と後半に分けて別々に分析することにします。

2021年12月23日にパイロットが撮影した長征7Aロケットの雲

ロケット雲の前半では、雲は比較的まっすぐで密度が高いことが多く、これは主にロケットが離陸した直後に発生します。この段階では、ロケットはできるだけ早く大気圏を離れ、地面とほぼ平行を保ちながら、垂直速度と横速度を継続的に高める必要があります。より抽象的な観点から見ると、このプロセスは数学の対数関数における lnX の第一象限のイメージに非常に似ています。しかし、地上や上空では風が吹いていることが多いため、雲の前半部分はやがて曲がった細い蛇のように吹き飛ばされ、次第に空に消えていきます。

ロケット雲の後半では、ロケットのブースターとコアステージが第2段から分離され、第2段に点火されます。ロケットの高度では大気はすでに非常に薄く、気圧も非常に低くなっています。このとき、第 2 段ノズルから噴出される排気ガスは、海面での排気ガスよりもはるかに広い範囲に拡散することができます。ロケットの第2段で生成された水蒸気は高高度で凝縮し、薄い気圧によって拡散します。それによって生み出されるロケット雲も、空を突き刺す矢のように、次第に大きく薄くなっていきます。この雲はロケットが完全に大気圏を離れるまで続きます。その後、ロケットは目に見える軌跡を残さなくなり、所定の軌道に向かって飛行します。

長征7Aの打ち上げ時にフィリピンのネットユーザーが見たもの

その後、雲は風の影響を受けて徐々に変形し、曲がった蛇の形になり、徐々に空から消えていきます。

これはロケット雲の生成から終了までのプロセスです。

このプロセスは非常に急速に変化します。自然に発生する夜光雲と同様に、ロケット雲は発生から消滅まで数時間しかかからないため、寿命は長くありません。

おそらく読者の中には、ロケット雲の写真やビデオの一部には後半部分しか写っていないことに気付く人もいるだろう。これは、第1段と第2段の分離後のロケットの飛行速度がすでにかなり速いためです。短時間で長距離を飛びます。ロケットが離陸からペイロード分離まで移動する距離は、大陸にまたがることもあります。観測者の頭上を通過するときには、すでに後半部分に到達している。

2021年12月25日、ESAのアリアン5ロケットがジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡を打ち上げました。南米のフランス領ギアナ、クールーから離陸した。望遠鏡が第2段階から分離したとき、搭載物はすでに大西洋とアフリカ大陸全体を横断していた。もし、この時、アフリカ大陸の最西端に立ってロケット雲を観察していたら、ずっと前に切り離された第1段とブースターによって生じたロケット雲の前半分は絶対に見えなかっただろう。せいぜい後半部分しか見られません。

ロケットに加え、ロケットと密接な関係にある弾道ミサイルも同様の効果を生み出す可能性があります。結局のところ、弾道ミサイルの飛行プロセスはロケットの飛行プロセスと非常に似ていますが、ロケットはペイロードを宇宙に送りますが、ミサイルはペイロードをターゲットの上部に送ります。それらの形成原理は同じです。