なぜ地球磁極は逆転するのか?

現在、太陽黒点数の推移を追っています

7月度その3:ブロガーバトン、受け取りましたです!

ブロガーバトン、受け取りましたです!

 

皆様、本日は宇宙動画&画像&話題の名ハンターである「まさき りお(id:rio-masaki)さん」から、ブログバトンを受け取りましたので、自身の紹介並びに次の方へのお誘い、を致したく存じます

 

書式は:

でありまして、

気楽に入れたい所だけ、入れてみました

f:id:yoshihide-sugiura:20200704170431p:plain

 

以下、ご説明致しますと:

ブログを始めたきっかけ

ブログをやってみよっかな?と、2017年に「地球磁極は何故(どうやって)逆転するのだろう?」と思ったのが始まりで、しかしそれはかなり難しそうだ、それよりは地震予測の方がよっぽど簡単だろう、一体全体何が難しいのだ?と思ったのが始まり

 

ブログのジャンル

メインブログが「地震の予測マップ」、サブブログがこちらで、現在は「太陽黒点数の推移」その他、を追いつつ自由気ママにアップしています

 

一番古い記事とお気に入りの記事

それは、、、忘れました、もしくは、探すのが面倒くさい、私、忘れやすいのと面倒な事が駄目なんです

 

今後のこのブログの野望

まぁ、それは何と言っても「なぜ地球磁極は逆転するのか?」モデルを探る、です!

大体、地球は東に向かって自転していて鉄の核も同様に回転していて、電流が流れて磁場が形成されていて、何で、どうやって、磁極が逆転するのか? 不思議ですよね?

 

次に回したい人をidコール

次の方々には、事前にご了解も得ずで記載させて頂き、誠に申し訳御座いません

お忙しい、とか、余計な事を、、、と思われる際には、是非無視スルーして頂きたく

よろしくお願い致します m(_ _)m

 

日本橋から浅草界隈までのオーラを放つ:

チャーコ(id:harienikki)さま

 

繊細にして優雅なクラシック音楽を独自に構成されている:

スガンヌ(id:suganne)さま

 

競馬の当たりが凄すぎるのでは?と周囲が心配するであろう:

S-Johnny(id:s-johnny)さま

 

ご検討賜りたく、よろしくお願い致します m(_ _)m

 

 

 

7月度その2:太陽黒点数の推移を追うシリーズ ➡ 黒点数とS&P500と恐怖指数VIXの推移を追う!

太陽黒点数の推移を追うシリーズ ➡ 黒点数とS&P500と恐怖指数VIXの推移を追う!

 

 

2016年7月〜2020年6月までの48ヶ月間の黒点数の推移とS&P500と恐怖指数VIXの推移を示します、月一の報告です

・ 黒点数はその月の一日当たりの平均値で、月初に前月値が国立天文台三鷹太陽観測さんから公開されています

・ 米国の株価指数S&P500とは、米国の代表的企業500社の株価から算出される指数、S&P500は数ある株価指数の中で特に有名で、機関投資家の運用実績を測定するベンチマークとして利用されています  皆さん、コレを上回る成績を上げようとされている、という事です

・ 米国の恐怖指数VIXとは、シカゴ先物30日のS&P500値から計算される乱高下を示す度合い、と言われますが(だから恐怖指数、値が大きいほど乱高下が激しい)、私も計算式もしくは詳しいアルゴリズムを知っている訳ではありません

・ S&P500は翌月初の始値を40.0で割った数字を表示しています、VIXは翌月初の始値そのままで、ここで終値は7月1日の始値であり、どちらも月当たりの平均値ではありませんのでご注意下さい、値はYahooさんからどちらもダウンロードしています

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 月単位始値で見ると7月1日現在、S&Pは上がりつつ、VIXも上がる、という普通でない動きになっています(スケールは小さいですが、2017年12月直後に似たような動きが見られます、ただ私はそれが何であったのか?は知りません)

 ここに日本経済新聞2020年6月26日(金)に、

株高、実体と乖離・IMF報告書で警戒感

なる記事があり、抜粋しますと:

IMFは25日公表した報告書で、日米などの株価上昇に対して「実体経済と乖離しており、割高感がある」と警戒感を示した。主要中央銀行が金融緩和で6兆ドル(約640兆円)規模の資産購入に踏み切り、投資家が過大にリスクをとっている可能性を指摘した

とあり、相場が下落に転じるリスク要因のトップに:

新型コロナの感染第2波の発生

を上げています

 NASDAQは市場最高値を更新し、S&P500は未だ、のようですが上げています

さて、どうなるのでしょう?

 一方、太陽黒点数ですが、6月度は太陽南半球(South)に多く現れ(次のサイクル25が始まるには南半球に現れなければイケナイ)次のサイクルが始まる気配を見せています、サイクル25が本格的に始まればS&Pの動きも安定するのではないか?との勝手な憶測が出てきますが:

さて、どうなるのでしょう?

 

 

 

 

 

 

 

尚、投資はすべて自己責任にてお願い申し上げます

 

以上です

 黒点数の推移にご興味のある方は「読者」登録されますと、更新時にメッセージが届きますので、たいへん便利かと存じます。

 本ブログ題名「なぜ地球磁極は逆転するのか?」と件名「太陽黒点数の推移を追う!」は内容に於いて一致しません。 これは、はてなブログ無料版を使っている上で成行き上そう成ってしまったからです。 これを回避するにはproに行くしかないそうです。 現在、proに移行する計画は無く、当面このままで行くしか無い状況です。 混乱させて大変申し訳ないのですが、よろしくお願い致します。

 尚、太陽の黒点に関する一般的な解説は、こちら: [太陽黒点 - Wikipedia]

 

最後まで読んで頂き、ありがとう御座いました。

 

免責:

本ブログにおけるデータハンドリングと解釈・プログラム作成・結果としての内容などに関し、本ブログ著作者はいかなる責任を負うものでもありません。

引用:

[1] 国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測

[2] List of solar cycles - Wikipedia

 

 

 

 

2020-06 7月度その1:太陽黒点数の推移を追うシリーズ ➡ 直近48ヶ月のグラフ表示!

太陽黒点数の推移を追うシリーズ ➡ 直近48ヶ月のグラフ表示!

 

 

2020/07/02 三鷹さんから2020/06黒点数データが開示されましたので、月一のご報告です(今月のデータ開示は早かったです!)

 

観測は、三鷹太陽地上観測さん [1] が行っており毎月データが公開されていて、これをグラフ化したものです(著作権国立天文台に属します、NOAJは略称です)。

 

 何故48ヶ月かと言うと、黒点数は13ヶ月平均を取って調べるからです。 ある月を取り上げた時、前方6ヶ月と後方6ヶ月を取り、合計13ヶ月の月平均を出します。 これを月単位にスキャンし最小となる月が新しい太陽サイクルが始まる月です。 それを調べるには48ヶ月あれば充分だからです。

 1645年〜1715年、黒点がほとんど出現しない時期があり [マウンダー極小期 - Wikipedia]  、そのうちの30年間で観測された黒点数はわずか50個(本来なら4〜5万個)でした。 マウンダー極小期が明けてから黒点数はほぼ11年単位に増減を繰り返しており、明けた最初の11年をサイクル1として、現在はサイクル24の最終段階(黒点数最小期)に入っています。

 現在は正に11年に一度の太陽サイクルが切り替わる時であります。 この目で新太陽サイクル25が始まるのを見てみよう、が本ブログの目的です。

 

2016年7月〜2020年6月迄・48ヶ月間の太陽黒点数推移

三鷹太陽地上観測さん測定の月平均黒点数・48ヶ月(4年分)を表示(©国立天文台)。

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2020年06月は平均7.19個、  北は0.00、  南で7.19

2020年05月は平均0.55個、  北は0.00、  南で0.55

2020年04月は平均4.52個、  北は1.52、  南で3.00

2020年03月は平均0.55個、  北は0.00、  南で0.55

2020年02月は平均0.52個、  北は0.52、  南で0.00

2020年01月は平均4.60個、  北は2.40、  南で2.20

 

おぉ〜、南半球で力強く黒点が出ています、このまま、GoGoGo!ですね?

 

 

 

三鷹さんの見解が待たれます

三鷹さん、観測及び見解の方、よろしくお願い申し上げます

 

 

以上です

 

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 尚、太陽の黒点に関する一般的な解説は、こちら: [太陽黒点 - Wikipedia]

 

最後まで読んで頂き、ありがとう御座いました。

 

免責:

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引用:

[1] 国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測

[2] List of solar cycles - Wikipedia

 



 

6月度その10:太陽黒点シリーズ ➡ 5月度黒点数に関し、三鷹さん見解出る!

太陽黒点シリーズ ➡ 5月度黒点数に関し、三鷹さん見解出る!

 

6月18日に「5月度の黒点数」に関して三鷹さんの見解が公開されましたので、アップさせて頂きます、尚、本文がリンク出来ません、本文をお読みになりたい方は:

三鷹太陽地上観測」にて検索下さい

 

その前に、先日報告した4月度の黒点数を再度アップ致します:

2016年6月〜2020年5月迄・48ヶ月間の太陽黒点数推移

三鷹太陽地上観測さん測定の月平均黒点数・48ヶ月(4年分)を表示(©国立天文台)。

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2020年05月は平均0.55個、  北は0.00、  南で0.55

2020年04月は平均4.52個、  北は1.52、  南で3.00

2020年03月は平均0.55個、  北は0.00、  南で0.55

2020年02月は平均0.52個、  北は0.52、  南で0.00

2020年01月は平均4.60個、  北は2.40、  南で2.20

以下、三鷹さんの見解(抜粋)です:

5月は黒点観測を20日間実施しましたが、黒点を見ることができたのはただ1日だけ (5月1日) でした。黒点相対数の月平均値は0.55 (北半球 0.00、南半球 0.55) となり、3月と同じで低調な黒点出現状況に戻りました。

 しかし、

黒点出現が低調な一方で、太陽フレアの発生は目を引くものがありました。NOAA のGOES衛星による観測では、5月はX線強度Bクラス以上のフレアが20回発生しました。このうち19回は27日から29日までの間に集中していて、最大のものは29日の07:24 UTに太陽の北東の縁で起こったM1.1フレア(図1)でした。Mクラスフレアの発生は2017年10月20日以来で、およそ2年7カ月ぶりです。

5月29日発生という、このM1.1フレアは未だ太陽の裏側近くにあったようですが、

多数のフレアを発生したこの領域は、6月初めにこちら側の半球に姿を現し、第25周期に属する活動領域と確認されました。

He_enhanced_M11flare_202005.png

図12020年5月29日07:21 UTに太陽フレア望遠鏡で撮影した太陽のHα線全面像。図中の白い四角枠の中心付近に見える北東の縁で、07:24 UTにM1.1フレアが発生しました。

 

https://solarwww.mtk.nao.ac.jp/jp/activity/M11flare_HaEUV94_20200529.png

上図は、2020年5月29日07:24 UTに太陽の北東の縁で起こったM1.1フレアを (上) 極端紫外線 (波長9.4 nm. NASAのSDO衛星AIA装置による) と (下) Hα線 (波長656.3 nm. 太陽フレア望遠鏡Hα撮像装置による) で観測したときの時間変化。

M1.1フレアは、07:24 UTにX線強度が最大になりX線と同様に高温の太陽コロナから出る波長9.4 nmの極端紫外線でも同時刻に明るく見えていますが、Hα線ではそれよりも早く07:21 UTに閃光を確認でき縁からわずかに物質が噴きあがる様子がとらえられました。

 

より詳細には本文をご参照下さい

しかし、

太陽全体での黒点相対数は現時点でも増加傾向を見せず、第24周期と次の第25周期の境界となる極小期はまだ確定していません

という事ですね

三鷹さん、ありがとう御座いました

今後とも、観測ならびに解説の方、よろしくお願い致します

 

 

 

 

以上です

 

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 尚、太陽の黒点に関する一般的な解説は、こちら: [太陽黒点 - Wikipedia]

 

最後まで読んで頂き、ありがとう御座いました。

 

免責:

本ブログにおけるデータハンドリングと解釈・プログラム作成・結果としての内容などに関し、本ブログ著作者はいかなる責任を負うものでもありません。

引用:

[1] 国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測

[2] List of solar cycles - Wikipedia

 

 

6月度その9:オーロラ・シリーズ ➡ 地球磁気圏、ヴァン・アレン帯、そしてオーロラ共役!

オーロラ・シリーズ ➡ 地球磁気圏、ヴァン・アレン、そしてオーロラ共役!

 

本日は最終回で「オーロラ・シリーズ」の第3話「地球磁気圏、ヴァン・アレン帯、そしてオーロラ共役!」と地球側に的を絞った内容となります、例によって少し細かいのですが、よろしくお願い致します m(_ _)m

尚、昨日までは電離層電流を項目として考えておりましたが、適当ではない事が分かりましたのでヴァン・アレン帯に致しました、これは明快です

 

 

* まず、地球磁気圏から

Wiki [磁気圏 - Wikipedia] より、地球型惑星の持つ磁気圏特徴として:

磁気圏の外側境界は比較的明確に定義される。太陽風のプラズマは惑星磁場を容易に横切ることができずそれを避けるように流れるが、一方、惑星磁場も太陽風プラズマ中に張り出すことができないため、惑星磁場の到達範囲はある一定の領域に制限される。したがって、磁気圏の範囲もこの惑星磁場が到達できる範囲までということになる。磁気圏の外側境界、すなわち惑星磁場の到達範囲と太陽風プラズマの領域とを分けている境界は磁気圏界面と呼ばれ、そこには太陽風側へ惑星磁場が漏れ出すのを打ち消すような電流が流れている。

ふむ、、、

磁気圏界面は、惑星の太陽側においては、太陽風の動圧と磁気圏の磁場の圧力とが釣り合う場所に形成される。一方、太陽と反対の方向に関しては、磁気圏は太陽風に吹き流されるかのように長く引き延ばされた形になっている。

お馴染みの、これですね

f:id:yoshihide-sugiura:20200618153945p:plain By NASA

電離圏とは?

大気の存在する惑星の場合、地表からの高度が下がるにしたがって、中性大気の割合が増加し、荷電粒子の運動が磁場(や電場)よりも中性大気粒子との衝突に強く影響されるようなる。このように中性大気の影響が表れ始める高度より下層の領域は電離圏と呼ばれる。

そして地球磁気圏とは?

地球の場合の太陽側の磁気圏界面の位置は、通常、地球中心から地球半径の10倍程度 (高度約60000km) の場所である。ただし、この位置は太陽風の状態によって大きく変化しうる。

ふむ、、、

太陽と反対の方向には、地球の高緯度域から出る磁力線が尾を引くように長く引き延ばされており、地球半径の200倍以上にまで達していることが確認されている。この長く引き延ばされた部分は磁気圏尾と呼ばれる。磁気圏尾では、磁場の向きが北半球側では地球方向(に向かう磁力線)、南半球側では反地球方向(に向かう磁力線)を向いており、磁場の向きが逆転するところでは磁場が弱くなっている。この磁場が弱くなった場所は、高温のプラズマで満たされており、プラズマシートと呼ばれている。

このプラズマシートの荷電粒子の降下が、、、

このプラズマシートのプラズマ粒子は、磁力線に沿って電離圏へと落ちて来てオーロラを発光させる主な原因になっていると考えられている。プラズマシートから地球へ向かって磁力線をたどっていくと、地球の南北の磁極を取り囲むリング状の領域にたどり着くが、それに対応してオーロラも主にこのリング状の領域 (オーロラ帯) で発光する。

ここで、ヴァン・アレンである

磁気圏のより内側の磁場が引き延ばされていない領域 (高度60000km以下) では、荷電粒子は、地球磁場に捕捉されて地球の周りを東西方向に回っている。このうち、特にエネルギーの高い1MeV以上のエネルギーを持つ荷電粒子がヴァン・アレンを形成し、10 - 200keV程度のエネルギーの荷電粒子がリングカレントを形成する。リングカレントは、磁気嵐時の地磁気変動の主要因とされている。

この磁気圏のWiki記述は、非常にシッカリしているように思える

 

* ここで再度、太陽風磁力線の凍結モデルを振り返っておこう

教養学部生のための磁気リコネクション入門」東京大学大学院新領域創成科学研究科・江尻晶さん資料より:

[http://fusion.k.u-tokyo.ac.jp/information/MagneticReconnection.pdf]

太陽コロナで、プラズマは磁力線の周囲を螺旋運動する

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ここで、赤の磁力線とそれを周回する黄色いプラズマ環を考えると、プラズマは抵抗が小さく、磁力線はプラズマとともに動く(一体化している)

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これが、「磁力線の凍結」である、これが太陽風の中味である、これがすっ飛んで来るのである

ここで、磁気リコネクションが起きると赤い太陽風磁力線は新たな磁力線に置き換わる、では、プラズマ環は?というと、地球磁力線の周囲を螺旋状に旋回するプラズマに変換されるか、太陽風磁力線の凍結から解放されて独立なプラズマとして地球磁気圏内に進入するか、そのどちらかか?ミクスチャーであろう、私に詳細は分からない

尚、磁力線の凍結から解放される事を「凍結の破れ」と言うそうだ、上記どちらのケースも凍結の破れが発生するように思える

 

* ヴァン・アレン

一方、Wiki [ヴァン・アレン帯 - Wikipedia] より:

ヴァン・アレン帯とは、地球の磁場にとらえられた、陽子(アルファ線)、電子(ベータ線)からなる放射線帯。

ヴァン・アレン帯の二重構造。By Booyabazooka

ヴァン・アレン帯は地球を360度ドーナツ状にとりまいており、内帯と外帯との二層構造になっている。赤道付近が最も層が厚く、極軸付近は層が極めて薄い。内帯は赤道上高度2,000 - 5,000kmに位置する比較的小さな帯で、陽子が多い。外帯は10,000 - 20,000kmに位置する大きな帯で、電子が多い

ここで、 

太陽風宇宙線からの粒子が地球の磁場に捕らわれて形成されると考えられている。電子は太陽が起源、陽子は宇宙線が起源とされている。地磁気の磁力線沿いに運動しており、北極や南極では磁力線に導かれ、進入してきた粒子と大気が相互作用を引き起こすことによってオーロラが発生する。オーロラはヴァン・アレン帯の粒子が原因であるため太陽活動が盛んなときは極地方以外でも観測されることがある。地球以外にも磁場を持つ惑星である木星土星天王星で存在が確認されている。

何と、そういう主張になりますか! 訳が分からなくなりますが、後でまとめます

 

* オーロラ共役

Wiki [オーロラ - Wikipedia] より:

オーロラは完全な両極点近傍ではあまり観測されない。地磁気の緯度でいえば、昼側では75度を中心としておよそ77度から78度のあたり、夜側では65度を中心としておよそ68度から70度のあたりに、地球の磁極を取り巻くドーナツ状の領域に発生する。(これがオーロラ帯、オーロラベルト)

オーロラを起こす粒子の主な供給源はプラズマシートであり、ここから粒子が地球電離層まで磁力線に沿って進入すると、このドーナツ上の領域にたどり着く。

という主張ですね!

共役点とは?

オーロラは北極と南極で同時に同じような形態(色や形)で発生することが知られている。これは同一の磁力線に沿ってオーロラを起こす粒子が同時に降下するからである。このように同じ磁力線でつながっている地点を共役点という。共役点は地磁気の経緯度が同じである。オーロラ帯の下にあって、地磁気の緯度が同じで、なおかつ南北ともに陸上である地点は、かなり限られている

陸上でなくても宇宙から見れば分かる、という事なのでしょうか?

南極と北極で、オーロラの形や動きが同調している By Polar VIS, JPL, NASA

上gifを見ると、オーロラは夜昼関係なしに発生しているのではないか?という気がして来る、昼間は明るくて見えないだけではないのか?と

夜の方が低緯度で発生する、というのは夜の方が地磁気が強いからではないか?

オーロラの原因たるプラズマ資源の貯蔵タンクが、夜間側のプラズマシートであれ、昼夜どちらにも存在し地球を取り巻くヴァン・アレン帯であれ、磁力線に沿って降下し大気上空で酸素や窒素と衝突しオーロラを発生させる事は間違いなさそうだ

この際、プラズマ流は磁力線の回りを螺旋運動しながら降下するのだろう、そして磁力線は北向きである事を考えると、北極近辺で発生するオーロラは水素イオン(陽子)起源南極付近では電子起源、ではなかろうか?と思えます(私見です)

 

* 最後に:

まぁ、結局は良く分かっていないのだから、色々な主張があるのである

まず、何が分かっていないのか?を分かる事が重要なのだけれども、どのような主張があるのかを理解して、そして一瞬全く分からなくなる時というのも真実に至る一里塚なのである

オーロラ・シリーズはこの一回で終わる事はない、オーロラはそれほど簡単に把握できる現象ではないからである

が、一旦、これにて第1回のオーロラ・シリーズは終了とさせて頂きたく存じます

 

訳の分からん細かな内容にお付き合い賜りまして、誠に誠に、ありがとう御座いました

心より感謝申し上げる次第です m(_ _)m

 

 

 

 

以上です

 

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 尚、太陽の黒点に関する一般的な解説は、こちら: [太陽黒点 - Wikipedia]

 

最後まで読んで頂き、ありがとう御座いました。

 

免責:

本ブログにおけるデータハンドリングと解釈・プログラム作成・結果としての内容などに関し、本ブログ著作者はいかなる責任を負うものでもありません。

引用:

[1] 国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測

[2] List of solar cycles - Wikipedia

 

 

6月度その8:オーロラ・シリーズ ➡ 磁気リコネクション!

オーロラ・シリーズ ➡ 磁気リコネクション!

 

 

本日は、「オーロラ・シリーズ」の第2話「磁気リコネクション」です、少し細かい内容を追いかけていますが、よろしくお願い致します m(_ _)m

 

* 磁気リコネクションとは?

[磁気リコネクション - Wikipedia] より:

磁気リコネクション(磁気再結合)とは、高い伝導性を持つプラズマ中で磁場のトポロジー(空間状態の事、幾何模様と思えばよい)が再配置され、磁場のエネルギーが運動エネルギーや熱エネルギーに変換される物理過程である。

上gifを見て頂ければ分かるように、互いに反対方向を向く磁力線(赤と青)は、両方から押し付けられると、中央で連結合体し新しい磁力線を形成する、この際に、磁場のエネルギーがプラズマの運動エネルギーや熱エネルギーへと変換されます

ここで、プラズマは磁力線と直交する形を採る、上gifのX軸に相当する所に描かれているのは電流シートである、との説明

この磁気リコネクションがオーロラ発生過程において、2ヶ所で起きる、と考えられている、昼間の地球磁気圏で起きて太陽風プラズマの磁気圏内への取り込み、と、夜間のプラズマシート部で起きてプラズマの閉じ込め、です

f:id:yoshihide-sugiura:20200616175316p:plain By NASA

進入する太陽風の部分とプラズマシートの部分で磁気リコネクションが発生している、と考えられている

 

* 地球磁気圏と磁気リコネクション(夜間)

ここで、JAXA [http://www.isas.jaxa.jp/ISASnews/No.228/ken-kyu.html] 2000年3月号「地球磁気圏の生成と磁気リコネクション」によれば(大分昔の発表なのでpdf):

盾(シールド)が完全でないことは,磁気圏が反太陽方向に長く尾をのばしていることからもわかる。地球の磁場が太陽風に長く引きずられて伸びていることは,太陽風のもつ大きな運動量とエネルギーが完全に遮断されず,磁気圏に浸透してきていることを示している。

なるほど〜、そう見るのですか、単に押されて、なんてのでは駄目なんですね

f:id:yoshihide-sugiura:20200617152751j:plain

Credit:JAXA 閉じた磁気圏(a:左)と開いた磁気圏(b:右)

ここで太陽風磁場という言葉が出て来る、これは太陽表層でプラズマが生成された時の磁場であって、プラズマに密着結合して一緒に飛んで来る(これを磁場の凍結と言う)

もともと太陽風の磁場は時間的にゆらいでいる。地球の磁場は太陽風のぶつかる磁気圏前面で北を向いているから,太陽風磁場が南向きのときに反平行の磁場配位ができて磁気リコネクションが起こると考えるのが従来の考え方であった。

 これは資料によく出てきます

それならば,太陽風磁場が北向き成分を持つときは,尾部は上図(a:左)のような形にもどってしまうのかという疑問があった。

そうなんです、私もそれを疑問に思っていたのです!(これ、本文には b と書いてありましたが、a の間違い、ですよね?)

これに関して,GEOTAIL衛星(JAXA衛星)は次のような解答を出した。

(1) 尾部太陽風磁場の方向に関係なくほぼ同じ断面積で存在する。
(2) 太陽風磁場の南北成分の向きに関係なく,いつも磁気リコネクションが磁気圏境界でおこり,尾部の磁力線は太陽風中につながっている。

この説明は尾部についてですが、昼間の太陽前面では?という疑問が生じます

 

* 太陽風の地球磁気圏内への取り込み(昼間)

そこで次は、太陽風プラズマの磁気圏内への取り込み(前面:昼間)に行きます

JAXA [太陽風を大口で食べ続ける磁気圏 | 宇宙科学研究所] 2016年12月号によれば:

磁気圏境界を介した太陽風エネルギーの取り込み、磁気圏尾部へのエネルギー蓄積、放射線帯やオーロラ現象などにおけるエネルギー消費、そして惑星間空間へのエネルギー排出、という一連のエネルギーの流れである。

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Credit: JAXA

ここで、NASAのMMS衛星とJAXAのGEOTAIL衛星による同時観測である

磁気リコネクションは、磁場のエネルギーをプラズマの運動や熱エネルギーに変換する物理過程なので、プラズマが加速される。この加速されたプラズマをGEOTAILとMMSが同時観測したのが、2015年10月2日である(下図)。明らかになったのは、磁気リコネクションは東西方向に少なくとも7万km(地球半径の11倍)にわたる広範囲で発生していたこと、また同時に5時間以上という長時間にわたって継続していたことである。前者の観測事実は、磁気圏の横幅(約30万km)の1/4程度の口が開いていたことを示している。また、オーロラは活発期と静穏期が約3時間ごとに繰り返されることが知られているが、そのサイクルよりも長く磁気圏は太陽風を摂取し続けていることは驚きに値する。

 

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2015年10月2日に行われたGEOTAILとMMSによる磁気リコネクションの同時観測。このとき、太陽風磁場は南向きであり、磁場の南北成分が反転した瞬間が磁気圏境界面通過に相当する。観測されたすべての磁気圏境界面通過の磁気圏側で、秒速400km前後の南向きのイオン高速流が検出されており、磁気リコネクションが長時間続いていたことがわかる。

 

まず上図は地球を北極星から見ている図なのですが、上図の内容は、落ち着いて読めば分かります、が、「そんなツモリは無い!」という方には:

少なくとも太陽風磁場が南向きの時に、昼間地球が太陽を向いている前面において、磁気リコネクションは5時間に渡り、地球磁気圏の横幅(約30万km)の1/4程度の口が開いていた

太陽風プラズマが取り込まれていた、という事です

 

* しかし、

太陽風プラズマは地球磁気圏に取り込まれ(昼間前面の磁気リコネクションによって)、何らかの理由によって夜間のプラズマシート部に移動し、プラズマシート部はやはり磁気リコネクションによって閉じた系が作られており、何らかの理由により地球南北の極周辺上空へ加速降着してオーロラが発生する、とするならば:

オーロラ発光サイクル3時間を超える間、昼間前面部で太陽風プラズマが取り込まれたとしても、それほど驚くべき結果ではないのでは?

という気が致します(プラズマシートがバッファの役目をしていれば、の話ですが)

また、より基本的な疑問として、昼間において太陽風磁場が北向きの時には磁気リコネクションは発生せず、プラズマは磁気圏に取り込まれないのか?という疑問は消えません(上図グラフで磁場の南北成分が北向きの時には、イオン速度の南北成分はゼロになっているので、プラズマは取り込まれないのでは、という事のように思えます)

加えて、先頭のNASAによる図では、太陽風の取り込みは極に近い磁気圏から取り込まれているように描かれていますが、これはむしろ太陽風が当たる最前面で取り込まれれる、という事のようです

 

* 夏冬に食が細る磁気圏

最後になりますが、面白いのは:

動物や人間も季節が変わると太ったり痩せたり、または活発になったり冬眠したりすることがあるように、磁気圏も季節が変わるとより活発になったり静穏になったりする。磁気圏は春や秋よりも夏や冬に静穏になることが知られており、その原因は太陽風エネルギーの摂取量が減る、または摂取効率が下がるからであると考えられているが、詳細はよくわかっていない。

との事でした

 

次回は、地球磁気圏、電離層電流、オーロラ共役(北極周辺と南極周辺に同時にオーロラが発生する現象)の辺りを探ります

 

 

 

 

 

以上です

 

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 本ブログ題名「なぜ地球磁極は逆転するのか?」と件名「太陽黒点数の推移を追う!」は内容に於いて一致しません。 これは、はてなブログ無料版を使っている上で成行き上そう成ってしまったからです。 これを回避するにはproに行くしかないそうです。 現在、proに移行する計画は無く、当面このままで行くしか無い状況です。 混乱させて大変申し訳ないのですが、よろしくお願い致します。

 尚、太陽の黒点に関する一般的な解説は、こちら: [太陽黒点 - Wikipedia]

 

最後まで読んで頂き、ありがとう御座いました。

 

免責:

本ブログにおけるデータハンドリングと解釈・プログラム作成・結果としての内容などに関し、本ブログ著作者はいかなる責任を負うものでもありません。

引用:

[1] 国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測

[2] List of solar cycles - Wikipedia

 

 

6月度その7:オーロラ・シリーズ ➡ まず、何が分からないのか、を知る!

オーロラ・シリーズ ➡ まず、何が分からないのか、を知る!

 

 

今回、新たに「オーロラ・シリーズ」3回を始めたいと考えており、お付き合い賜れますよう、よろしくお願い致します m(_ _)m

 

 

 オーロラとは?

やはり、まずは Wiki [オーロラ - Wikipedia] から全体概要を見てみよう :

アラスカのオーロラ:United States Air Force photo by Senior Airman Joshua Strang

オーロラは、天体の極域近辺に見られる大気の発光現象

 であって、

発生原理は、太陽風のプラズマが地球の磁力線に沿って高速で降下し大気の酸素原子や窒素原子を励起することによって発光すると考えられているが、その詳細にはいまだ不明な点が多い。

太陽風地球磁場が主役の相互作用で、書いてはないが太陽磁場も役者として加わり、実際に発光しているのは上空の酸素と窒素、という舞台である

イメージとしては:

By NASA

と、こんな感じの相互作用となるのである、さぁ、これからこの図を追ってゆこう、何が起きていて、何が分かっていないのか?を知る為に

 

* 太陽風から地球を守る地球磁力線

地球には磁場があって、南極にN極・北極にS極があって、磁力線はN極からS極へ向かうとの約束事があって、南から北へ磁力線は向かっている

そこに太陽風(要するにプラズマ流)が太陽から吹き付けると、地球磁力線によって起電力が生じ、太陽風は地球上空で移動する力を受け、一方で電離層電流が形成される

こうして、地球磁場は太陽風が直接地上に降り注ぐのを防いでいる、のである

 

* オーロラの発生原理

太陽からは「太陽風」と呼ばれるプラズマの流れが常に地球に吹きつけており、これにより地球の磁気圏は太陽とは反対方向、つまり地球の夜側へと吹き流されている。

f:id:yoshihide-sugiura:20200616175316p:plain

地球の夜側にプラズマシートが形成される: By NASA, Aaron Kaase

太陽から放出されたプラズマは地球磁場と相互作用し、複雑な過程を経て磁気圏内に入り、地球磁気圏の夜側に広がる「プラズマシート」と呼ばれる領域を中心として溜まる。

上図で夜側に流れる濃い紫色の尾がプラズマシートである

このプラズマシート中のプラズマが何らかのきっかけで磁力線にそって加速し、地球大気(電離層)へ高速で降下することがある。大気中の粒子と衝突すると、大気粒子が一旦励起状態になり、それが元の状態に戻るときに発光する。これがオーロラである。

これがオーロラ発光のメカニズムなのだけれども、

どのようにして太陽風が地球の磁力圏に入り込むのか、なぜプラズマは特定の部分にたまるのか、何がきっかけで加速されるのかなど、発生原理の肝要な部分については未だ統一した見解はない

原因として磁力線が再結合して方向を変える「磁気リコネクション」が有力とされているが、これは長くなるので次回に述べる

しかしながら、ここで重要なのは:

1.どのようにして太陽風が地球の磁力圏に入り込むのか(昼から夜へ?)

2.なぜプラズマは特定の部分にたまるのか(プラズマシートの事)

3.何がきっかけで加速されるのか(地球磁極に向かって)

の3点が、現時点では分からない、という事が分かった、という事です

 

* 太陽の活動との関係

オーロラの活動と太陽の活動は連動している

オーロラの原因となる太陽の活動としては、太陽フレアの発生、突発的なコロナ質量放出により放出されたコロナの地球磁気圏への衝突、高速の太陽風が噴出するコロナホールの生成の3つが挙げられる

なるほど〜

この中でも特にコロナホールは数か月の間ほとんど同じ場所で継続するため、太陽の自転周期を計算するだけでオーロラの活動の予測ができる。またコロナホールは黒点のピークの年から数年経った後、つまり黒点周期の後半に多く生成する。旅行会社は黒点周期の11年ごとに「オーロラの当たり年」「オーロラ最盛期」などとしてオーロラツアーを組むことがある

2020年6月現在、太陽黒点数は最小の時期を迎えており、これから増加する事になりますから、次のオーロラツアーは約6年後、という事になりますか?

 

* 太陽風

ここで簡単に太陽風について触れておくと [太陽風 - Wikipedia] :

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/1/1d/Solar_wind_Speed_interplanetary_magnetic_field.jpg By NASA

太陽風は、太陽から吹き出す極めて高温で電離した粒子(プラズマ)のことである

太陽風の荷電粒子が存在する領域は太陽圏と呼ばれ、それと恒星間領域の境界はヘリオポーズと呼ばれる。

であって、

毎秒100万トンもの質量が太陽から放射されている。この流れが地球の公転軌道に達するときの速さは約300~900 km/s、平均約450 km/sであり、温度は106 Kに達することもある。高速の太陽風は、コロナホール太陽フレアに伴って放出されていると考えられている。

そして、

太陽風水素イオンが95%

なのだそうで、

残りはヘリウムとその同位体等の様々なイオン及び電子

これは重さで言っての95%だろうと思う、プラズマ流そのものは電荷的な総和は±ゼロであろうから、電子は軽いので、という事だと理解しよう

しかし、上図は今ひとつ何を言いたいのか、分からない、軸の説明には Speed (km/s) とあるので太陽風の速度だと思うのだけれども、太陽赤道付近では太陽風は発生しない、低緯度から高緯度にかけて発生する、と言いたいのだろうか?  そんな事ってあるのかな?

 

* オーロラで放射されるもの

可視光で、

オーロラには、観測される色と出現する高度にはおおまかに相関関係がある

まず、

高度およそ数百 kmにある窒素分子が、入射してきた電子によりイオン化され、励起・発光すると501.4 nm近辺(青)と427.8 nm近辺(紫)の光をだす。

そして、

高度がおよそ150から200 kmよりも高い領域では大気の密度が低いため、エネルギーの小さい電子でも酸素原子を励起させることができる。酸素原子はすこし励起して波長630 nmの光を出す。人の目には赤く見える。

なるほど、赤、ですか

フェアバンクスのオーロラ:By Brocken Inaglory

上が赤、下が緑(次に述べる)というと、これですね!

高度およそ100から150 kmの辺りは大気の密度が高く、エネルギーの大きい電子でないと酸素原子を励起させられない。酸素原子は大いに励起してより波長の短い557.7 nmの光を出す。人の目にはこれらの色が混ざり合って緑色や緑白色に見える。高緯度地域ではたいていこの色のオーロラが見られる。

そして、最も低高度では、

高度およそ90から100 kmの辺りまで到達するにはよほどオーロラ活動が強くなくてはならない。この高度では酸素よりも窒素のほうが多いため、窒素原子が励起して585.4 nm以下の赤や青の光を出す。人の目にはこれらの色が混ざり合って、緑色のオーロラのカーテンの縁に、ピンクまたは赤紫のフリルが附属しているように見える。

オーロラ領域から観測される電磁波は可視光だけでなく、紫外線、赤外線、オーロラキロメートル電波、等があり、その他にもオーロラはヒトの可聴域よりも下の音(20Hz以下)を出している事が1960年代から知られているそうです

 

* ドーン・コーラス

ここで、オーロラでは無いのだけれども、同じ太陽風と地球磁場との相互作用から発生する電磁波現象としてドーン・コーラスなるものがあり、これを紹介して終えよう [ドーンコーラス - Wikipedia]

第一次世界大戦中、通信兵が無線機に耳を澄ませていると、夜明けとその後しばらくの間、鳥のさえずりの様な、あるいは口笛のような、奇妙な音が聞こえてくることがあった。当時は原因不明であったが、鳥が朝、一斉に鳴き出す様子になぞらえてドーンコーラス(暁の合唱)と呼び、不思議がられてきた。

私はこれを、宇宙動画&画像&話題の名ハンター「まさき りお(id:rio-masaki)さん」の以下サイトで知ったのだけれども:

コーラス波とかドーンコーラスとか - テェゲテェゲに

そこにアップされていた富田勲さんの曲をそのままペタリさせて頂きますと:

youtu.be最初の10秒くらいは無音で、その後の10秒に本物のドーン・コーラスが挿入されています

確かに不思議な音、です

その原因ですが、徐々に明らかになって来たとの事で、Wikiによれば:

磁気嵐およびサブストームといった地球磁場の乱れに乗じ地球磁気圏尾部領域から内部磁気圏に高エネルギー電子(1keV-100keV)が注入され、この高エネルギー電子の地球磁場に対する温度異方性よって引き起こされる電子サイクロトロン波動の不安定性により発生するホイッスラーモード波が、磁気赤道付近で高エネルギー電子とサイクロトロン共鳴して速度位相空間で電子ホールと呼ばれるポテンシャル構造ができて非線形共鳴電流が形成されるため、周波数上昇を伴いながら成長し励起されることが明らかになった。

との事で、はなはだ不謹慎ながら、私にはこれを書ける人と読んで分かる人がいる、という事が信じられません(笑)

 

次回は「磁気リコネクション」にフォーカスしてお届け致したく

 

 

 

 

以上です

 

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 本ブログ題名「なぜ地球磁極は逆転するのか?」と件名「太陽黒点数の推移を追う!」は内容に於いて一致しません。 これは、はてなブログ無料版を使っている上で成行き上そう成ってしまったからです。 これを回避するにはproに行くしかないそうです。 現在、proに移行する計画は無く、当面このままで行くしか無い状況です。 混乱させて大変申し訳ないのですが、よろしくお願い致します。

 尚、太陽の黒点に関する一般的な解説は、こちら: [太陽黒点 - Wikipedia]

 

最後まで読んで頂き、ありがとう御座いました。

 

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引用:

[1] 国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測

[2] List of solar cycles - Wikipedia