なぜ地球磁極は逆転するのか?

太陽黒点数/エルニーニョ/世界の地磁気変動を追っています

1月度その20 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ NOAAさんの地磁気マップをアップする!➡追記あり!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ NOAAさんの地磁気マップをアップする!➡追記あり

 

現在、北方磁場強度シリーズで世界各地の最大ピークが最小値側に出る最大値側に出る原因を考え中です

これ、なかなか難しいのです(私には)!

そこで本日は、世界地磁気マップについてNOAAさんがまとめておられるサイトを見つけました、のでご紹介です

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

電離圏バンアレン帯です

図a:電離圏とfoF2とは [電離層(Ionosphere)について解説] さんより

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図b: [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

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南緯30度西経60度を中心とするブラジル磁気異常では、地磁気が弱く内帯の端は高度200km程度まで降下しています

これより太陽に向かって上空ですと約9万kmの所に太陽風と地球磁気圏のぶつかり合うバウショック、約38万kmに月、約150万kmのラグランジュL1ポイントではDSCOVER衛星が太陽風を観測しています

 

 

ここから本文です

1.地磁気方向定義です

図1:はじめに、地磁気方向定義です

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最終ゴールは全磁力Fなのですが、そこに至るパスは複数ありまして:

XとYとZ ➡ F

DとHとZ ➡ F

が代表的です(本ブログではXYZFのXのみを扱っています)

NOAAさんは "I" まで含めた表示マップを扱っていますが、特に「D」に着眼している、印象を受けるのです

 

 

2.[World Magnetic Model - Maps of Magnetic Elements]

にすべて掲載されていますが、トップに来るのが「D」でして:

偏角Dとは、方位磁石が指し示す方向が北磁極であり、そこから北緯90°の北極はどれくらい角度がズレているか、を示すものです

図2:世界の地磁気偏角D:赤が正で東向偏角、青が負で西向偏角、緑はゼロ

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見慣れるのに少し時間がかかりますが、緑ライン上で方位磁石を見れば方位磁石が示す北磁極の方向に北緯90°がある、から出発すると分かりやすい(と思います)

 

上図は経度ゼロ°をセンターにしたマップですが、北極サイドビューも提示されていて:

図3:偏角Dの北極サイドビュー・マップ

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何と、中央に青い西方偏角領域が貫いています!

 

南極サイドビュー・マップを見れば:

図4:偏角Dの北極サイドビュー・マップ

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そのような事はありません、貫通は起きていません!

南緯90°が中央、南磁極が右下にあります

尚、北磁極とか南磁極とは、方位磁石が真下を示す地点の事です

 

ここで図3を拡大すれば:

図5:拡大図:北磁極を白星、北緯90°を黄丸、で示す

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黒字で40とか-40とかが偏角Dの等高線です

北極近くで東向き西向き偏角とか言われてもスグには分かりにくい

貴方が北極の近くで、北緯90°に躰を(顔を)向けた時に右手の方向が東です

貴方が北緯80°ライン(黄点から外側3番目のグレイライン)を躰を北緯90°に向けて1周した時、東向➡西向➡東向➡西向、と4領域を通過する事になります

南極ではこのような事は起こりません、東向➡西向、で終了です

尚、中央の横向き濃い楕円は水平H成分が0-2000nT以内で不明な領域、を示しています

 

 

3.何故このような事が起きるのでしょうか?

それは北磁極が磁力を失いつつあるからです!

図6:世界の磁場強度Fマップ2020年

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カナダ北部とバイカル湖北部の磁場強度が強く、特にバイカル湖北部の強度は増大しており、北磁極の磁力は弱まりつつあるのです

その結果、図5偏角Dを見れば、とうとう西方偏角青色の貫通を許してしまった!これは今後も広がるだろう!

これは、

エクスカーションまたは磁極逆転の前夜

である(もしくはその定量的な計測である)、とNOAAさんは着眼し観測に力を入れておられるのでは?と私には思えるのです

 

 

 

追記:2022/1/25 17:45

只今コメントで宇宙の徒然を語る「まさき りお(id:ballooon)さん」から:

図3は前は赤の東方偏角が貫いていたのでしょうか?
なのに今は青の西方偏角が???

なるご質問を頂きました!

答えは「違います、10年前は南極のように2領域であった」です

図7:偏角Dマップ2010(NOAAさんより)を示せば、

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この10年間で青領域が貫通し、4領域に分割されたのです!

北緯60°ライン辺りを見て頂ければ分かると思います

追記終わり

 

 

 

以上、お付き合い頂きまして、誠にありがとう御座いました

感謝です!

 

1月度その19 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ 世界まとめマップを作成する・その3➡ツーソンTUCを加える!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ 世界まとめマップを作成する・その3➡ツーソンTUCを加える!

 

 

世界各地の3年間北方地磁気測定の結果をまとめ・その3です

ベイセントルイスBSL(最大ピークは最小値側でLT8時台)とホノルルHON(最大ピークは最大値側でLT13.5時台)の原因を追っていて、今回米国ツーソンTUC(北緯32.2°)を観測点に加えました

そうしたらますます分からなくなったので、ひとまずツーソンTUCの3年間磁場強度変化をアップし、続いて世界まとめマップをアップ致します

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

電離圏バンアレン帯です

図a:電離圏とfoF2とは [電離層(Ionosphere)について解説] さんより

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図b: [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

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南緯30度西経60度を中心とするブラジル磁気異常では、地磁気が弱く内帯の端は高度200km程度まで降下しています

これより太陽に向かって上空ですと約9万kmの所に太陽風と地球磁気圏のぶつかり合うバウショック、約38万kmに月、約150万kmのラグランジュL1ポイントではDSCOVER衛星が太陽風を観測しています

 

 

ここから本文です

1.ツーソンTUCの3年間磁場強度変動を追う

図1:

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図2:

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これで傾斜角が-5.784°は値が小さいと思えますが、X幅4320に対してY高さ約23900辺りでの変化ですので、この程度となります(図はY軸拡大されているので傾斜角が大きく見える、という事!)

 

 

図3:

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ツーソンの最大ピークは最小値側でLT8.6時台(ベイセントルイスはLT8時台)です!

 

 

2.世界の観測点まとめマップです

ツーソンTCUが追加されています

図4:世界の観測点マップ

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図5:平均と差分強度の緯度サイドビュー

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混んで来ました、そろそろ限界です

 

 

図6:ピーク値レシオの緯度サイドビュー

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ツーソンは最小値側に最大ピークが現れます

 

 

図7:最大ピーク観測時刻の緯度サイドビュー

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ふ〜む?です!

 

 

まとめ:

ベイセントルイス➡ツーソン➡ホノルルと東から西に向かって北緯32°ー北緯21°の幅に存在する観測点なのです

1.最大ピークが最小値側から最大値側へシフトしている

2.最大ピーク観測時がLT10-11時ベルトからすべて外れている

について考察する必要があります

分からなくなりました!

 

 

 

以上、お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です!

 

1月度その18 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ 世界まとめマップを作成する・その2➡ベイセントルイスBSLを加える!⬅名称修正です!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ 世界まとめマップを作成する・その2➡ベイセントルイスBSLを加える!⬅名称修正です!

 

名称修正:2022/1/21 02:20

宇宙の徒然を語るブロガー「まさき りお(id:ballooon)さん」からセントルイスミズーリ州)とベイセントルイスミシシッピ州)は別の場所である、との指摘を受けまして、

セントルイスベイセントルイス

に全面変更いたしました、ミシシッピ州のベイセントルイスが正しいです!

修正終わり

 

 

世界各地の3年間北方地磁気測定の結果をまとめ・その2です

米国ベイセントルイス(コード名:Bay St. Louis:BSL)北緯30.35°を加えてあります

ベイセントルイスBSLについては3年間の磁場強度変化グラフを一式アップしております

 

ここで、変更点がいくつかあり:

1.世界まとめマップから「経度サイドビュー」を外しました

緯度サイドは貴重な情報が多く含まれますが、経度サイドはそれほどでもなく、グラフ数を削減致しました

2.3年間の磁場強度変動グラフに近似直線を追加し、傾斜角を求めました

3.24時間カウントグラフは90°回転させました

 

 

 

以上、お付き合い頂ければ幸いです

 

 

電離圏バンアレン帯です

図a:電離圏とfoF2とは [電離層(Ionosphere)について解説] さんより

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図b: [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

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南緯30度西経60度を中心とするブラジル磁気異常では、地磁気が弱く内帯の端は高度200km程度まで降下しています

これより太陽に向かって上空ですと約9万kmの所に太陽風と地球磁気圏のぶつかり合うバウショック、約38万kmに月、約150万kmのラグランジュL1ポイントではDSCOVER衛星が太陽風を観測しています

 

 

ここから本文です

1.世界の観測点まとめマップです

ベイセントルイスBSLが追加されています

図1:世界の観測点マップ

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図2:平均と差分強度の緯度サイドビュー

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図3:ピーク値レシオの緯度サイドビュー

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ベイセントルイスは最小値側に最大ピークが現れます

 

 

図4:最大ピーク観測時刻の緯度サイドビュー

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何と、ベイセントルイスではLT8時台に最小値ピークが現れました!

ホノルルが最大値ピークLT13.5時ですので、両者でLT10-11時帯を挟んだ格好になっています

ベイセントルイスもホノルルも1000日近くの観測結果統計であり、これは何かある、と考えるべきでしょう

 

 

2.ベイセントルイスBSLの3年間磁場強度変動を追う

図6:

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図7:

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最大値と最小値の中間値をブルー丸にて表示しています

その中間値より求めた近似直線をオレンジで示しています、これはR言語の最小二乗法関数 "lm" を用いて求めました

近似直線の傾きを「傾斜角°」にて表示しました、目的はこの傾斜角を世界まとめマップに表示せんが為です

 

 

図8:

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従来よりグラフを90°回転させました

これは3日間波形グラフと比較しやすくする為の事前準備です、来月からは3日間波形グラフも変更します

 

 

まとめ:

1.今回の変更は、図7に示した「傾斜角°」を世界まとめマップに表示したいが為です

それには全観測点を再度測定しなおす必要があり、2月度からとなります

2.ベイセントルイスBSLがLT8時台に最小値ピークを示した事には驚きました

ホノルルのLT13.5時台_最大値ピークとでピークベルトLT10-11時台を挟んだ格好になり、この原因を考察する必要があります

 

 

 

以上、お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です!

 

1月度その17 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ 世界まとめマップを作成する!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ 世界まとめマップを作成する!

 

世界各地の3年間北方地磁気測定の結果をまとめます

クールーKOU、ホノルルHON、グアムGUAは3日間の波形データが得られなかったので記事をアップしませんでしたが、3年間の測定は終えていますので、添付しています

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

まず、地磁気一般と電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

図a:ESAより地球全体を示せば、

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図b:電離圏とfoF2とは [電離層(Ionosphere)について解説] さんより

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図c:電離圏S4シンチレーションマップはオーストラリア政府 [SWS - Section Information - About Ionospheric Scintillation] より

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図d: [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

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南緯30度西経60度を中心とするブラジル磁気異常では、地磁気が弱く内帯の端は高度200km程度まで降下しています

これより太陽に向かって上空ですと約9万kmの所に太陽風と地球磁気圏のぶつかり合うバウショック、約38万kmに月、約150万kmのラグランジュL1ポイントではDSCOVER衛星が太陽風を観測しています

 

 

ここから本文です

1.世界の観測点マップです

図1:観測点その他のマップ

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2.北方_平均磁場強度と差分平均のマップです

図2:緯度サイドビュー

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北方に関して言えば、平均磁場強度は概して低緯度の方が大である!

 

図3:経度サイドビュー

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シャンポンCLFは外しています、緯度サイドビューをご参照下さい

 

3.最大値カウント数と最小値カウント数のレシオマップです

図4:緯度サイドビュー

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強度ピークが最大値側に出るのが低緯度、最小値側に出るのが高緯度です

この理由を探るのが本シリーズの目的で

尚、カレッジCMOは例外的な動作をしています

 

図5:経度サイドビュー

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4.ピーク強度観測時刻LTの世界マップです

図6:緯度サイドビュー

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やはりLT10-11時台にピークが集結しています

この理由を探るのも本シリーズの目的で

図7:経度サイドビュー

f:id:yoshihide-sugiura:20220118050857p:plain

 

 

 

以下、クールー・ホノルル・グアムの3年間グラフです

図8:

f:id:yoshihide-sugiura:20220118050950p:plain

 

図9:

f:id:yoshihide-sugiura:20220118051613p:plain

 

図10:

f:id:yoshihide-sugiura:20220118051046p:plain

 

図11:

f:id:yoshihide-sugiura:20220118051108p:plain

 

図12:

f:id:yoshihide-sugiura:20220118051133p:plain

 

図13:

f:id:yoshihide-sugiura:20220118051206p:plain

 

 

 

まとめ:

図2を見て頂ければ分かるように、北方磁場強度について言えば、概して低緯度の方が大なのです

これは高緯度に向かうと垂直成分Zが効いてきて北方成分Xは弱められるからだと思われます

ちなみに全磁力Fで見れば磁気赤道が最も弱く(特にブラジルで)、東西方向に繋がる谷を形成しているのです

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以上、お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です!

 

1月度その16 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ サンファンSJGの3日間波形・データ不安定性!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ サンファンSJGの3日間波形・データ不安定性!

 

サンファンの3日間波形が不安定です

ので、ご報告です

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

図a:ESAより地球全体を示せば、

f:id:yoshihide-sugiura:20211020051426p:plain

 

図b:電離圏とfoF2とは [電離層(Ionosphere)について解説] さんより

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図c:電離圏S4シンチレーションマップはオーストラリア政府 [SWS - Section Information - About Ionospheric Scintillation] より

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図d: [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

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南緯30度西経60度を中心とするブラジル磁気異常では、地磁気が弱く内帯の端は高度200km程度まで降下しています

これより太陽に向かって上空ですと約9万kmの所に太陽風と地球磁気圏のぶつかり合うバウショック、約38万kmに月、約150万kmのラグランジュL1ポイントではDSCOVER衛星が太陽風を観測しています

 

 

ここから本文です

現在、サンファン3日間波形のデータ不安定を観測しています

 

 

図1:まず、3年間の最小値・最大値出現時刻と回数の統計グラフです

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最大値ピーク側が強く、クールー・ホノルル・グアムのデータが取れない現在ではサンファンのみが低緯度(北緯18.1°)のサンプルとなっています

 

 

以下、11月〜1月の3日間波形をアップ致しますと(色は変わっているのですが)、ライン上で同相逆相を見て頂ければよいのですが:

図2:11月2日〜5日にかけて3日間波形データです

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1日目➡同相

2日目➡不明

3日目➡逆相

 

図3:12月4日〜7日にかけて3日間波形データです

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1日目➡逆相

2日目➡まあ同相

3日目➡逆相

 

図4:1月3日〜6日にかけて3日間波形です

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1日目➡同相

2日目➡まあ逆相

3日目➡不明

 

図5:1月10日〜12日にかけて3日間波形

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全部逆相!

 

まとめ:

見た目の主観が入りますから不正確ではありますが、他観測点ではなかった事です

図1のピーク値レシオは1.44と最大値の方が44%とかなり多いのですが、昨年11月から1月にかけての3日間波形を見ると、バラついているように思えます

この辺りにどう対処するのか、現在、思案中です

 

 

 

以上、お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です!

 

1月度その15 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ シャンポンCLFの地磁気変動3年間を調べ、3日間波形をFFT解析する!⬅来月からこうなります!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ シャンポンCLFの地磁気変動3年間を調べ、3日間波形をFFT解析する!⬅ 来月からこうなります!

 

ただ今、宇宙の徒然を語るブロガー「まさき りお(id:ballooon)」さんから:

え?波形グラフをFFTにした図6をまた波形グラフに、、、

出来たものを見ないとわからないかも

なるコメントを頂いたので、来月からこうなりますの図(記事)をアップ致します

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

図a:ESAより地球全体を示せば、

f:id:yoshihide-sugiura:20211020051426p:plain

 

図b:電離圏とfoF2とは [電離層(Ionosphere)について解説] さんより

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図c:電離圏S4シンチレーションマップはオーストラリア政府 [SWS - Section Information - About Ionospheric Scintillation] より

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図d: [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

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南緯30度西経60度を中心とするブラジル磁気異常では、地磁気が弱く内帯の端は高度200km程度まで降下しています

これより太陽に向かって上空ですと約9万kmの所に太陽風と地球磁気圏のぶつかり合うバウショック、約38万kmに月、約150万kmのラグランジュL1ポイントではDSCOVER衛星が太陽風を観測しています

 

 

ここから本文です

1.シャンポンCLFとGOES-16Eの磁力線パターンと緯度経度を確認

以下は、地軸が磁気双極子であるとした最も簡単な磁力線パターンです

図1:

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シャンポン磁力線は電離圏を通過しバンアレン内帯を飛行します

 

 

2.シャンポンCLF3年間の北方地磁気変動と最大値最小値カウントグラフです

観測期間は、2019年1月2日から2021年12月31日の3年(365x3日)です

図2:

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Y軸はピッチ100nT、縦幅全体で500nTに揃えています

北方磁場Xは、微増です

 

このグラフに現れたデータのみを使って24時間の最小値・最大値出現時刻と回数の統計グラフをとると、

図3:

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最も集中するピークは、最小値側です

 

 

3.シャンポンCLFの波形3日間のFFT解析です

比較のためG16を入れます

G16がグリーン、シャンポンがマジェンダです、比較的平穏(と思っている)3日間の波形解析です

4:1月3日5時15分〜6日5時14分(UT)両観測点の波形

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Y軸高さは300nT、シャンポンでも初日真夜中に乱れを観測しています

図4の波形よりG16EのパワーFFTスペクトルを取ると、

図5:

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ほとんどのエネルギーがIdx4周期24hに集中しています

一方、図4の波形よりシャンポンのパワーFFTを取ると、

図6:

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やはり、最大エネルギーはIdx2で周期72hに相当します

3日に1回の振動という事は、初日夜間のプラズマシート爆発が効いています

しかしそれは無視して、あくまでもIdx4周期24hとIdx7周期12hに着目して図6のFFT結果から波形を復元すると(バイアス成分は除去され変動成分のみとなって)、

図7:

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となります、G16とシャンポンの時差は309分です

 

こうして図7のシャンポン24h成分のピークLT時間と図3のピークLT時間(最大でも最小でもよい)を比較して、相関があるかないか?を調べるのです

 

まとめ:

1.まだ変更もあると思いますが、来月からこのスタイルで記事をアップ致します

グラフ数が削減されます

比較対象を図7と図3に変更です

2.磁気嵐やプラズマシート爆発の日を避けてより平穏な3日間を選ぶ必要がある事は変わりません

 

 

以上、お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です!

 

1月度その14 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ シャンポンCLFの地磁気変動3年間を調べ、GOES-16Eとの波形3日間をFFT解析し比較する!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ シャンポンCLFの地磁気変動3年間を調べ、GOES-16Eとの波形3日間をFFT解析し比較する!

 

世界各地の北方磁場強度の観測です

今回はシャンポンCLF、北緯48.0°の観測点で、今月の地上観測点はこれにて終了です

 

シャンポンのあるフランス中部ロワレ県にはシュリー・シュル・ロワール城が

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あります

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

図a:ESAより地球全体を示せば、

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図b:電離圏とfoF2とは [電離層(Ionosphere)について解説] さんより

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図c:電離圏S4シンチレーションマップはオーストラリア政府 [SWS - Section Information - About Ionospheric Scintillation] より

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図d: [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

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南緯30度西経60度を中心とするブラジル磁気異常では、地磁気が弱く内帯の端は高度200km程度まで降下しています

これより太陽に向かって上空ですと約9万kmの所に太陽風と地球磁気圏のぶつかり合うバウショック、約38万kmに月、約150万kmのラグランジュL1ポイントではDSCOVER衛星が太陽風を観測しています

 

 

ここから本文です

1.シャンポンCLFとGOES-16Eの磁力線パターンと緯度経度を確認

以下は、地軸が磁気双極子であるとした最も簡単な磁力線パターンです

図1:

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シャンポン磁力線は電離圏を通過しバンアレン内帯を飛行します

 

 

2.シャンポンCLF3年間の北方地磁気変動と最大値最小値カウントグラフです

観測期間は、2019年1月2日から2021年12月31日の3年(365x3日)です

図2:

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Y軸はピッチ100nT、縦幅全体で500nTに揃えています

北方磁場Xは、微増です

 

このグラフに現れたデータのみを使って24時間の最小値・最大値出現時刻と回数の統計グラフをとると、

図3:

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最も集中するピークは、最小値側です

 

 

3.GOES-16EとシャンポンCLFの波形3日間FFT解析比較です

G16がグリーン、シャンポンがマジェンダです、比較的平穏(と思っている)3日間の波形解析です

4:1月3日5時15分〜6日5時14分(UT)両観測点の波形

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Y軸高さは300nT、シャンポンでも初日真夜中に乱れを観測しています

図4の波形よりG16EのパワーFFTスペクトルを取ると、

図5:

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ほとんどのエネルギーがIdx4周期24hに集中しています

一方、図4の波形よりシャンポンのパワーFFTを取ると、

図6:

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やはろ、最大エネルギーはIdx2で周期72hに相当します

3日に1回の振動という事は、初日夜間のプラズマシート爆発が効いています

でもそれは無視して、あくまでのIdx4周期24hとIdx7周期12hに着目して図6の位相円グラフを取ると、

図7:

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シャンポンにおいて位相差は約5°です

 

元に戻り、図4の両波形をLT12時でマッチさせると(時差は309分)、

図8:

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となり、

図7の両波形にFFTを掛けてG17は周期24h成分(グリーン)のみ、シャンポンは周期24h(オレンジ)と周期24h+12h成分(マジェンダ)の波形を取り出し復元すると、FFT解析後の復元波形はバイアス成分が除去され振動成分のみとなって、

図9:

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24h成分同士(グリーン vs オレンジ)の位相は中間です

G17とシャンポンの24h成分の位相円グラフを取りますと、

図10:

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となります、図8の24h基本波の位相差は:

G17-CLF=-105.4°

です

 

 

まとめ:

1.地上観測点において:

基本波24hの波形 vs 最大値または最小値観測時刻

この両者に相関はあるのか?を追う必要があるのに気付きました(場合によっては地上観測点の12hの波形も加えます)

2.それは図6地上観測点FFT結果の波形グラフ化です

気付くのに1ヶ月かかりました(LT12時マッチの必要はなかった)という事です

もしくは同相か逆相かは問題ではなかった、という事です

ですがGOESの24h波形を出しておく事はたいへん参考になる(面白い)ので、図4に相当する復元波形を出すか、と考えています

3.それで「1」に述べる「相関」が見れなければ波形グラフや位相そのものが意味がなかった、という事になります

最小値・最大値観測時刻は約1000日の観測統計結果であり、24h波形は3日間観測であり、磁気嵐やプラズマシート爆発を避けた充分に平均的な3日間を選択する必要があります

数カ月は測定を続けて試行錯誤する必要があるでしょう!

 

 

以上、お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です!