51探花

細川敬祐教授（電気通信大学）を中心とする国際共同研究グループは、科学研究費基盤研究S「極限時間分解能観測によるオーロラ最高速変動現象の解明（代表 藤井良一）」によって北極域（北欧、アラスカ）に設置された高速オーロラ撮像装置と、宇宙航空研究開発機構（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」）を初めて示しました。

地球周辺の宇宙空间（ジオスペース^※1）にある高エネルギー电子は、人工卫星の障害を引き起こすなど人间の宇宙空间での活动に影响を及ぼします。また、最近の研究によって、これらの高エネルギー电子は地球大気の奥深くまで进入し、オゾン层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ます。このように、ジオスペースの高エネルギー电子の振る舞いを知ることや予测することは、私たちの生活とも密接に関係しています。このジオスペースの高エネルギー电子の増加には、宇宙空间で発生する自然电波の一种であるコーラス波动^※2が関係していると考えられています。

本研究成果は、様々なヴァリエーションを持つオーロラの形态が宇宙空间の电磁波の変动によって制御されていることを强く示唆しています。この関係を用いることで、地上からのオーロラ観测によって宇宙空间のコーラス波动の変化を推测することができます。観测卫星の数が制限されていることから宇宙空间での电磁波観测点は极めて少なく、観测によってコーラス波动の分布を直接知ることは难しいのが现状です。しかし、本研究成果により、地上からのオーロラ観测によって宇宙空间のコーラス波动の二次元分布を推测することが可能となります。本研究を応用して、地上からのオーロラ観测から高エネルギー电子の増减を予测することで、安全かつ安定した宇宙活动に贡献することが期待できます。

【ポイント】

• これまでは、観测の时间分解能^※3が不足しているために、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动の「さえずり」であることを実証することができなかった。
• 北欧とアラスカに设置された高速オーロラカメラと科学卫星「あらせ」による国际协调観测により、オーロラの「またたき」がコーラス波动の「さえずり」に対して、秒以下の时间スケールで完全に呼応していることが実証された。
• この成果は、オーロラが持つ多様な形态を説明する糸口になるだけでなく、人工卫星の障害を引き起こすヴァンアレン帯^※4の电子の形成过程の解明にもつながる。

この研究成果は、2020年2月25日（英国時間10時，日本時間19時）に、Nature系の学術論文誌「Scientific Reports」のオンライン版に掲載されました。

図1:（左）コーラス波动によってジオスペースの电子が叩き落とされ、磁力线に沿って地球大気へ降下し、オーロラを光らせる様子。（右）本研究によって北欧とアラスカに设置された高速オーロラカメラによる観测の模式図。

【用语解説】

（※1）ジオスペース
数多くの人工卫星が飞翔する地球近傍の宇宙空间のこと。太阳の活动（主として太阳から来るプラズマの风である太阳风）の影响を受けてその环境が乱れ、人工卫星の运用や宇宙通信环境に影响を与えることが知られている。本研究において科学卫星「あらせ」が探査したジオスペースの领域は、地球中心から地球半径の6～7倍程度离れた领域となっている。

（※2）コーラス波动
電子が磁力線に沿って、らせん状に運動することによって生じる電磁波。ジオスペースの朝側の領域において高い頻度で発生する。電磁波の強度を音声に変換すると、鳥が「さえずる」ように聞こえるために、"コーラス" 波動と呼ばれている。

（※3）时间分解能
计测データの取得（サンプリング）间隔の短さを意味する。计测の対象となる自然现象が速い时间変化を示す场合には、より短い时间间隔でデータのサンプリングを行い、「时间分解能の良い観测」を行う必要がある。

（※4）ヴァンアレン帯
エネルギーの高い荷电粒子（电子やイオン）が地球の固有磁场に补足される形で存在しているジオスペース中の领域のひとつ。太阳风の影响を受けて荷电粒子の量やエネルギーが増大し、その领域を飞翔する人工卫星の运用に影响を与えることが知られている。

详细（プレスリリース本文）

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