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木星でもオーロラを観測!オーロラの原理とは

この記事の所要時間: 331

アメリカ航空宇宙局NASAは、2016年7月2日、
木星の北極付近で光るオーロラの映像を公開しました。
紫外線を観測したデータなので合成写真ではあります。
とはいえ地球以外でもオーロラはあるんですね。
ではいったいオーロラとは、どんな現象なのでしょうか。

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オーロラ研究の歴史

オーロラは古代中国でも観測されていたようです。
また北欧の神話にも登場しています。
とはいえ科学的な研究が始まったのは、1716年、
ハレー彗星で有名になったエドモンド・ハレーが書いた論文からです。

地球の磁力線と電気との関係であることが示唆されました。
しかし肝心の太陽や宇宙に関する知見が深まっていません。
実際問題として20世紀半ばになっても、正確なことは不明でした。
人工的にオーロラを作る実験も行われましたが、
皮肉にも、大気中での核実験によって発生したとか?
現在でも、確実な原理は解明されていません。
ちなみにオーロラとは、ローマ神話に登場する暁の女神の名前です。
命名者はガリレオ?こちらも諸説あるようです。

すべての源は太陽風です

まず太陽からは常に太陽風と呼ばれるものが吹いています。
地球にも届いており、その正体はプラズマです。
プラズマとは太陽の主成分でもある水素原子が、
プラスの陽子とマイナスの電子に分離した状態です。
これは本来であれば地球上の電波などに障害を与えます。
しかし地球には磁場があります。
つまり地球は、南極をN極、北極をS極とする磁石です。
NからSへと磁力線が流れています。
この磁場によって太陽風の影響を防いでいます。

極地域で発生します

太陽風のほとんどは地球から離れていきますが、
一部は地球の磁場が発する流れによって極地域へ集められます。
一方で極地域の大気中、特に電離層と呼ばれる部分には
酸素や窒素などの原子や分子がたくさんあります。
太陽風として届いたプラズマと大気中の原子がぶつかります。
この際に光を発します。
これがオーロラです。
磁場の関係から、オーロラは極地域でしか発生しません。

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色の違いは高度と原子の種類です

オーロラには様々な色がありますが、この違いは何でしょうか。
これはできる高度や原子の種類で決まります。
例えば上空100キロメートル辺りでは窒素原子と反応して
紫やピンク色のオーロラが現れます。
それ以上は酸素原子と反応しますが、250キロまでは白っぽい緑色、
それ以上500キロメートル以下では赤になります。
色を見ることで、どの辺にできているかがわかるのです。

形は見る場所によって変わります

オーロラは形も一様ではありませんが
これは見る場所によって変わるからです。

例えば活動が弱いオーロラを遠くから見ると、
単色で線上になった状態で観察できます。
また活動が強いオーロラを遠くから見ると、
カーテンのような帯状で観測できます。
さらに真下から見ると、雲上になっています。
ちなみに木星のように遠く、上空から見ると
丸い線が複数重なったように見えます。

観測する条件は

オーロラは極地で観察できる現象ですが、条件があります。
例えば北極地方であれば、北緯65度から70度の範囲です。
ここをオーロラベルトと呼びます。
また雲がかかっていない夜であることも大前提です。
なお地域によって現れる時間帯も違ってきます。
共通して23時から25時の間がピークとされていますが、
北欧では夕方18時以降、逆にカナダでは朝4時くらいまで?
それぞれ観測された実績があります。
ちなみに強力な太陽風、磁気嵐が起きると、
北海道などでも観測できるようです。

過去には2004年や2015年、名寄市や上士幌町などで
低緯度オーロラと呼ばれる現象が確認されています。

可視光以外でも観察できる

私たちが直接見ることができるのは可視光線のみです。
とはいえ紫外線や赤外線、電波などで観測すれば、
もっと多様なオーロラが確認できるかもしれません。
そういう意味では、木星探査機から得られる情報も、
地球でのオーロラの解明に役立つはずです。

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たくと
たくと
生まれつき無関心な子供はいない! そう信じ、学習塾や講習会などで、 科学を楽しく解説しようと日々奮闘しています。 半世紀生きていますが、 気持ちは、今でも夢見る少年です。

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