オーロラが爆発するとヴァン・アレン帯の電子が上空65 kmにまで侵入することを明らかに

(提供:国立極地研究所)

金沢大学総合メディア基盤センターの笠原禎也教授,理工研究域電子情報通信学系の尾崎光紀准教授,国立極地研究所の片岡龍峰准教授,名古屋大学宇宙地球環境研究所,電気通信大学,京都大学,東京大学大学院理学系研究科らの共同研究グループは,オーロラ爆発の際に,宇宙空間のヴァン・アレン帯(※1)から地球に降り注ぐ高いエネルギーの電子の数が急増し,上空65 km付近という比較的低い高度の大気を電離させていることを,昭和基地の大型大気レーダー「PANSYレーダー」(※2)とジオスペース探査衛星「あらせ」(ERG衛星)(※3)での観測から明らかにしました。

オーロラが急激に明るく光る「オーロラ爆発」と呼ばれる現象が南極・昭和基地上空で世界時(※4)2017年6月30日22時20分から約5分間にわたって発生した際,同基地の大型大気レーダー「PANSYレーダー」によって,オーロラよりもはるかに低く,通常は電離しない65 km高度の大気がオーロラの光る高度と同様に電離していることが確認されました。

本共同研究グループは,電子が大気に入射した際に発生するX線や大気電離を計算できるモンテカルロ型シミュレーション「PHITS」によって,オーロラX線とヴァン・アレン帯電子の両者が引き起こす電離度を見積もりました。その結果,電離のほとんどは「あらせ」衛星で観測されたヴァン・アレン帯電子の大量降下のために起こったことが明らかになりました。

今後は,オーロラ爆発直後の数分間という短い時間に限ってヴァン・アレン帯電子が大気まで落ちてくる具体的な仕組みについて,先端的なシミュレーション研究やジオスペース探査衛星「あらせ」等による宇宙空間の直接観測データの詳細な分析など,さらなる研究に取り組んでいきます。

本研究成果は,2019年1月23日に「Earth, Planets and Space」のオンライン版に掲載されました。

 

 

図1.

世界時2017年6月30日22時20分前後のオーロラ爆発の様子。左は爆発5分前,右は爆発直後。(提供:国立極地研究所・宮岡宏教授)

 

 

図2. カーテン型のオーロラ(赤),放射線電子(黒)による電離率の高度プロファイル

高度65 km付近ではオーロラX線による電離はわずかであり,電離のほとんどはあらせ衛星で観測されたヴァン・アレン帯電子の大量降下のために起こったことが明らかになった。

 

 

 

 

【用語解説】
※1 ヴァン・アレン帯
宇宙空間の中で,高エネルギーの電子が地球の磁場に捉えられているドーナツ状の領域を指す。

※2 PANSYレーダー
南極・昭和基地に建設された,1045本のアンテナで構成される南極最大の大気レーダー。上空に向けて強力な電波を発射し,大気中で散乱され戻ってきたわずかな電波(反射エコー)を検出することで,大気の動き(風)や電子密度を観測する。2011年に建設され,一部のアンテナを用いた観測を開始。2015年3月にはすべてのアンテナを使った観測が開始された。

※3 ジオスペース探査衛星「あらせ」(ERG衛星)
2016年12月に打ち上げられた日本の科学衛星。ヴァン・アレン帯の中心部で直接,荷電粒子や電場・磁場の変動を観測し,ヴァン・アレン帯が変動するメカニズムの解明を目指している。

※4 世界時
イギリスのグリニッジ天文台(本子午線が通る)における平均太陽時で表される世界共通の時間。UT(Universal Time)とも書かれる。昭和基地と世界時との時差は3時間で,昭和基地が早い。

 

 

詳しくはこちら

Earth, Planets and Space

・ 研究者情報:笠原 禎也

・ 研究者情報:尾崎 光紀

 

 

Pocket
LINEで送る