電通大ら,オーロラで電磁波の「さえずり」観測

電気通信大学,名古屋大学,金沢大学,国立極地研究所,東北大学,宇宙航空研究開発機構(JAXA),フィンランド オウル大学の研究グループは,北極域(北欧,アラスカ)に設置された高速オーロラ撮像装置と,JAXAの科学衛星「あらせ」による協調観測を実施し,宇宙空間で発生するコーラス波動の秒以下で起こる変化(宇宙の電磁波の「さえずり」)に呼応して,地上から観測されたオーロラの秒以下の脈動が変動すること(オーロラの「またたき」)を初めて示した(ニュースリリース)。

地球周辺の宇宙空間(ジオスペース:数多くの人工衛星が飛翔する地球近傍の宇宙空間)にある高エネルギー電子は,人工衛星の障害を引き起こすなど人間の宇宙空間での活動に影響を及ぼす。また,最近の研究によって,これらの高エネルギー電子は地球大気の奥深くまで進入し,オゾン層を部分的に破壊する可能性があることも分かってきている。

このように,ジオスペースの高エネルギー電子の振る舞いを知ることや予測することは,生活とも密接に関係している。このジオスペースの高エネルギー電子の増加には,宇宙空間で発生する自然電波の一種であるコーラス波動が関係していると考えられている。

研究グループは,「またたき」も含めた脈動オーロラの明るさの変化がコーラス波動の強度変化によって完全に制御されていることを予想した。しかし現状は観測衛星の数が制限されていることから観測の時間分解能が不足しており,オーロラの秒以下の「またたき」を制御している要因がコーラス波動の「さえずり」であることを実証することができなかった。

そこで北欧とアラスカに設置された,1秒間に100枚のオーロラ画像を取得することができる高速オーロラカメラと,科学衛星「あらせ」による国際協調観測により,オーロラの「またたき」がコーラス波動の「さえずり」に対して,秒以下の時間スケールで完全に呼応していることを実証した。

この研究成果は,様々なバリエーションを持つオーロラの形態が宇宙空間の電磁波の変動によって制御されていることを強く示唆しており,この関係を用いることで,地上からのオーロラ観測によって宇宙空間のコーラス波動の変化と二次元分布を推測することができる。

研究グループは,この成果がオーロラが持つ多様な形態を説明する糸口になるだけでなく,人工衛星の障害を引き起こすヴァンアレン帯の電子の形成過程の解明にもつながり,安全かつ安定した宇宙活動に貢献することが期待できるとしている。

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