なぜ地球磁極は逆転するのか?

太陽黒点数/オゾン全数/エルニーニョ/太陽活動と米国日本の地磁気変動を追います!

9月度その18 世界の北方磁場強度シリーズ➡電離層における磁場と電場と電流の関係を押さえておこう!

世界の北方磁場強度シリーズ➡電離層における磁場と電場と電流の関係を押さえておこう!

 

昨日は名古屋大学さんより「磁力線と粒子の関係」を学びましたが、本日は京都大学さんより「電離層電気伝導度について」を学びます

ここは磁場と電場と電流が関係する領域なので複雑ですが、これを理解しておかないと次に進めないのです

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と当ブログモデルと電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

ESAより地球全体を示せば、

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IGRF-13より北極サイドを示せば、

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当ブログの磁極逆転モデルは:

1.地球は磁気双極子(棒磁石)による巨大な1ビット・メモリーである、地球内核は単結晶の固体鉄であって永久磁石として磁場方向を記憶している

2.この1ビット・メモリー書き換え可能外核液体鉄は鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態であり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した時に書き換わる

[世界初!地球中心部の超高圧高温状態を実現 ~ようやく手が届いた地球コア~ — SPring-8 Web Site] さんの図に説明追加させて頂ければ:

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3.従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可でカオスである

 

当ブログの磁気圏モデルは:

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極地電離圏における磁力線形状として:

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地磁気方向定義とは

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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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上図は昼の状態で夜から昼への移行モデルを示せば [Ionosphere - Wikipedia] より、By Carlos Molina

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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ここからが本文です

京都大学さん [電離層電気伝導度について] によれば、

電離層はおおむね地上60~1000kmの高さで、 中性粒子が主に太陽紫外線によって荷電粒子 (電子と正イオン) に電離されるため、地球上空で一番 (自由)電子密度が高い領域である。 ここでは電波が反射、吸収、屈折されるほか、電流が流れやすくなっていて、 数日以下の速い地磁気変化を引き起こす電流のうち多くが流れている。 オームの法則はほぼ成り立つが、電気伝導度は地磁気の影響で非等方になり、 平行、ペダーセン、ホールの3伝導度が基本的な伝導度として定義されるほか、 場合により2次元伝導度も用いられる。

 

地磁気ベクトル・電場ベクトル・電流ベクトルの関係は:

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平行伝導度 (Parallel conductivity)

磁力線に平行方向への電気伝導度を平行伝導度という。これは磁場がないときの伝導度と同じで、 ペダーセン、ホール伝導度よりも大きく、 特に電離層上部では数桁以上大きくなる (次図参照)。σ0と略記される。 

ペダーセン伝導度 (Pedersen conductivity)

磁力線に垂直な電場による電場方向への電気伝導度をペダーセン伝導度という。 これは電離層より下の、 荷電粒子と中性粒子の衝突が極めて頻繁な領域では平行伝導度と一致する。 高さが高くなるにつれて荷電粒子の密度が増大することと中性粒子との衝突が減少するために高さ110-130kmくらいまでは増加するが、 さらに高い領域では衝突が希になることにより荷電粒子は電場と磁場双方に垂直な方向へ電場ドリフトするのみで、 磁力線に垂直な電場の方向にはほとんど動かなくなるために小さくなる。
σ1と略記される。 

ホール伝導度 (Hall conductivity)

磁力線に垂直な電場による、 磁場と電場双方に垂直方向への電気伝導度をホール伝導度という。 荷電粒子が電場と磁場双方に垂直な方向へ電場ドリフトするのが原因であるが、 電場ドリフトの向きは電荷の符号によらないため、 電離層のように全体としては中性と見なせる媒質では、 正負両荷電粒子のドリフト運動の差がホール伝導度として現れる。 高さ90-130kmくらいの領域では、 正イオンは中性粒子と頻繁に衝突するためドリフトが妨げられるのに対し電子はより自由にドリフトするためホール伝導度が大きく、 向きは磁場の向きから電場の向きへ右ねじを回したときに進む方向となる。 これより下の領域ではそもそも荷電粒子密度が小さいことに加えて衝突により電子の電場ドリフトも妨げられるため、 上の領域では衝突が希で電子と正イオンがほとんど同じ速さでドリフトするため、 どちらでも非常に小さい。
σ2と略記される。 

 

 

昼間の電離層電気伝導度の高さ分布例を示せば:

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黒線、赤線青線がそれぞれ平行、ペダーセンホール伝導度を示している。 電気伝導度は場所、時刻、季節、太陽活動度等により変化し、 例えば夜間には小さく特に電離層下部では数十分の1になり、 また、太陽活動度の変化に伴い数倍から10倍程度変化する。

という事になります

現地時間をLT(Local Time)と称するのですか、、、知りませんでした、これから使う事に致します、この図ではLT12時でUT3時となっていて、LTが先行する事9時間ですから、これは日本の例ですね

尚、伝導度(Conductivity S/m)の単位Sですが、

単位はS/m (=1/(Ωm))、 高さ積分されるとSである。 

であってSは抵抗値の逆数ですから、横軸Sが大であるほど抵抗値は少なく電流が流れやすい状態となります

 

これに昨日学んだサイクロトロン運動」が加味されて地磁気強度が決定される事になります

 

 

 

お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です

 

 

9月度その17 世界の北方磁場強度シリーズ➡磁力線と粒子の関係を学ぶ!

世界の北方磁場強度シリーズ➡磁力線と粒子の関係を学ぶ!

 

地球磁力線は南極極から出て北極極に至るパターンです

宇宙の徒然と宇宙クイズにいそしむブロガー「まさき りお(id:ballooon)さん」から先日質問で:

磁力線パターンは南極方面から北極方面ですよね?
ヴァンアレン帯
>並行して降りて来ている
北極方面は降りてきていますが、南極方面は磁力線はあがってヴァンアレン帯は下がるのですか?o?

バンアレン帯の粒子(電子やイオン)は磁力線に沿って北磁極へ降りてゆく(同方向)のであれば南磁極の場合は逆方向(磁力線は上がって粒子は下がる)のだろうか?という内容です

その通り、なのですが、私も調べ始めた所なのですが、少々説明を加えさせて頂きたく

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と当ブログモデルと電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

ESAより地球全体を示せば、

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IGRF-13より北極サイドを示せば、

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当ブログの磁極逆転モデルは:

1.地球は磁気双極子(棒磁石)による巨大な1ビット・メモリーである、地球内核は単結晶の固体鉄であって永久磁石として磁場方向を記憶している

2.この1ビット・メモリー書き換え可能外核液体鉄は鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態であり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した時に書き換わる

[世界初!地球中心部の超高圧高温状態を実現 ~ようやく手が届いた地球コア~ — SPring-8 Web Site] さんの図に説明追加させて頂ければ:

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3.従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可でカオスである

 

当ブログの磁気圏モデルは:

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極地電離圏における磁力線形状として:

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地磁気方向定義とは

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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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上図は昼の状態で夜から昼への移行モデルを示せば [Ionosphere - Wikipedia] より、By Carlos Molina

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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ここからが本文です

名古屋大学さん [放射線帯50のなぜ] 放射線帯粒子の基本的な運動って何?」によれば、

 

磁場中における粒子の運動は:

1.サイクロトロン運動

磁力線のまわりをぐるぐる回りつつ(ジャイロ運動)、磁力線に沿って南北を往復する(バウンス運動)

2.ドリフト運動

磁力線を横切って、地球のまわりを東西にぐるぐる回る

 

に大別されるそうで、地球磁場の中での荷電粒子の運動として:

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左の地球を東西に周回するのが「ドリフト運動」、右の地球磁力線に沿って南北に移動するのが「サイクロトロン運動」となります

サイクロトロン運動は回転のみのジャイロ運動と磁力線に沿ったバウンス運動から構成される(バウンス運動は曲率があれば運動する)、との説明がありました

私はジャイロ運動は回転のみであり、粒子が初速度を南北方向に少しでも持っていれば南北方向に旋回しながら落ちてゆく、と理解していました(北へ向かって落ちてゆく時と南に向かって落ちてゆく時の回転方向は逆になりますが)

しかし、極地(共役点)で反射する、とは知りませんでした!

 

一方、ドリフト運動ですが、粒子のドリフト運動(エネルギーが1 MeV 電子と10 MeV 陽子について)として:

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高度36,000kmの「ひまわり6号」データだそうです(米国衛星GOESが35,000kmですからかなり近いです)この高度ですと、電子ですと約10分で地球を周回しています

荷電粒子の回転方向を見れば、これが西方電流か!と思いますが、西方電流を構成するのはこれのみか(放射線帯・バンアレン帯を構成する粒子群のみか)?は私には分かりません

電流は必ず周回し、地球を周回する電流は地球全体に作用する(影響を与える)ので、西方電流が一部地域の現地時間10AMの磁場を弱めるとかの原因にはなり得ない、というのが私の理解です

 

 

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

 

 

9月度その16 世界の北方磁場強度シリーズ➡米国気象衛星GOES-17Wの波形グラフに少し修正を加える!➡訂正あり!

世界の北方磁場強度シリーズ➡米国気象衛星GOES-17Wの波形グラフに少し修正を加える!➡訂正あり!

 

先日、準リアルタイムで3日間のGOES-17West衛星とVICのデータを比較した波形グラフをアップ致しました

この17Wグラフについて少し修正を加えましたので、ご報告です

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と当ブログモデルと電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

ESAより地球全体を示せば、

f:id:yoshihide-sugiura:20210826182214p:plain

IGRF-13より北極サイドを示せば、

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当ブログの磁極逆転モデルは:

1.地球は磁気双極子(棒磁石)による巨大な1ビット・メモリーである、地球内核は単結晶の固体鉄であって永久磁石として磁場方向を記憶している

2.この1ビット・メモリー書き換え可能外核液体鉄は鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態であり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した時に書き換わる

[世界初!地球中心部の超高圧高温状態を実現 ~ようやく手が届いた地球コア~ — SPring-8 Web Site] さんの図に説明追加させて頂ければ:

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3.従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可でカオスである

 

当ブログの磁気圏モデルは:

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極地電離圏における磁力線形状として:

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地磁気方向定義とは

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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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上図は昼の状態で夜から昼への移行モデルを示せば [Ionosphere - Wikipedia] より、By Carlos Molina

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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ここからが本文です

 

米国の気象衛星GOESはアメリカ大陸上空の東西に1機ずつ配置され、西経75度にGOES-16Eastが、西経137度にGOES-17Westが配置されています

 

赤道上の高度35,880kmにあって、GOESは以下のイメージで示される太陽風によって歪められた地球磁場(磁気圏)を地球と一緒に回転しながら測定しています

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先日、2021年9月12日11時〜15日11時(UT)3日間の17WとVICデータをグラフにまとめ、17Wには時刻11AMラインを添付しましたが、これをライン位置を変えて12AMラインに変更致しました

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17Wの場合は正に南中時の12AMに磁場強度ピークが来ている、と見えるからです

グラフを見て頂ければピーク位置に12AMの赤いラインが来ています

一方VICラインですが以前は11AMラインで表示していましたが、計算を間違えておりまして西経123°ですとVIC現地時間は10AMでした(VICはライン位置は変えず記載数値を11AMから10AMに変更しただけです)

これで17WラインとVICラインのUTで見たピーク値時間差は2時間であり、西経で見た現地時差は(137-123=14°であり)約1時間となります

赤字が訂正内容です!(2時間と間違えました)2021/09/22 16:35

 

尚、VICの最小値ピーク観測時間ですが、上の波形図で見ると青ラインの少し左でVIC時間9時頃ではないか?とも思われますが、過去3年1095日の統計結果でVICは:

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と18時UTに最小値ピークが観測されており、これはVIC時間10AMに対応し、果たして17W時間12AMは正しいのだろうか?という疑問も出てきますが、それは1年後の統計結果を見てみませんと分かりません

 

 

 

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

 

9月度その15 世界の北方磁場強度シリーズ➡米国気象衛星GOES-17Wの磁力線とその共役点を調べる!

世界の北方磁場強度シリーズ➡米国気象衛星GOES-17Wの磁力線とその共役点を調べる!

 

先日、準リアルタイムで数日間(3日間)のGOES-17West衛星とVICのデータを比較した記事をアップ致しました

3日間で見る限り、17Wは西経137°時間で11時頃に最大値、VICも西経123°時間で11時頃に最小値を観測しています

この原因を押さえるのには時間がかかりそうで、色々な角度からこの現象を眺めてゆく必要がある、と感じております

特にひとつ気になったのが高度35,880km上空の17Wを通過する磁力線はどのような形状となるのか、その共役点は地表どの辺りに来るのだろうか、VICより南だろうか・北だろうか?です

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と当ブログモデルと電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

ESAより地球全体を示せば、

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IGRF-13より北極サイドを示せば、

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当ブログの磁極逆転モデルは:

1.地球は磁気双極子(棒磁石)による巨大な1ビット・メモリーである、地球内核は単結晶の固体鉄であって永久磁石として磁場方向を記憶している

2.この1ビット・メモリー書き換え可能外核液体鉄は鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態であり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した時に書き換わる

[世界初!地球中心部の超高圧高温状態を実現 ~ようやく手が届いた地球コア~ — SPring-8 Web Site] さんの図に説明追加させて頂ければ:

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3.従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可でカオスである

 

当ブログの磁気圏モデルは:

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極地電離圏における磁力線形状として:

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地磁気方向定義とは

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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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上図は昼の状態で夜から昼への移行モデルを示せば [Ionosphere - Wikipedia] より、By Carlos Molina

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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ここからが本文です

 

米国の気象衛星GOESは [気象衛星 - Wikipedia] より、

GOESは宇宙環境監視システムである。静止軌道上で、太陽から到来するX線や、高/低エネルギー荷電粒子、磁力、陽子、太陽を直接撮影して、地球上の電離層擾乱や衛星の運用警報、宇宙船外活動などに役立てることを目的としている。

GOESは、アメリカ大陸上空の東西に1機ずつ配置され、西経75度にGOES-16Eastが、西経137度にGOES-17Westが配置されています

 

赤道上の高度35,880kmにあって、GOESは以下のイメージで示される太陽風によって歪められた地球磁場(磁気圏)を地球と一緒に回転しながら測定しています

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ここで、

上空1点を通過する磁力線はただ1本で、それを知りたい

のです

 

地磁気学と岩石磁気学の基礎 [流線(磁力線)関数] さんに磁力線関数(これを流線関数と言うそうで、知りませんでした!)式7が載っており、式は省いて高度3,5880kmにおける磁力線パターンをグラフ化しますと、以下のごとくとなります

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地球半径を1としていますので、高度35,880km(x値6.632となる)を通過する磁力線は上図シアンで示される線で、右側の赤点が17Wです

この磁力線が地表と交わるのは北緯78.34°で、それはVIC北緯48.52°より30°近く北方に位置していました(共役点ですので、南緯78.34°でも地表と交わります)

このグラフは地球双極子を棒磁石とし地表は完全な球であるとした計算モデルから出した結果ですから、実態とは異なりますが、全体を理解する上ではこれで充分と思います

 

さて、

17Wの共役点はVICよりかなり北にありました

VICもかなり北48.52°にあるので、これは計算結果が出るまで全く予測できませんでした

 

ここで先日示した2021年9月12日11時〜15日11時(UT)3日間の17W vs VICデータのグラフです

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地表では現地時間11時頃に最小値を示し、高度35,880kmでは現地時間11時頃に最大値を観測しているのですから、観測高度を下げてゆけば、

どこかで最大値が無くなる(フラットになる)中間点が存在する

はずです

 

この辺りを考えてゆけば、段々と解が近づいて来るか?と思っております

 

 

 

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

 

9月度その14 世界の北方磁場強度シリーズ➡米国気象衛星GOES-17WとVICのデータを比較する!

世界の北方磁場強度シリーズ➡米国気象衛星GOES-17WとVICのデータを比較する!

 

世界の北方磁場強度シリーズに米国気象衛星GOESデータを追加したいという事で、長期に渡ってGOESデータを蓄積させる事としました(約1年かかります!)

そこで、その間はリアルタイムで数日間(3日間)のGOES-17West衛星とVICのデータを毎月比較したい、と考えています

北方磁場強度は、高度3,500km上空でGOESが最大値を示す時に地上では最小値を示しているのではないか?と思われ、非常に興味深く1年は待てないからです

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と当ブログモデルと電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

ESAより地球全体を示せば、

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IGRF-13より北極サイドを示せば、

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当ブログの磁極逆転モデルは:

1.地球は磁気双極子(棒磁石)による巨大な1ビット・メモリーである、地球内核は単結晶の固体鉄であって永久磁石として磁場方向を記憶している

2.この1ビット・メモリー書き換え可能外核液体鉄は鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態であり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した時に書き換わる

[世界初!地球中心部の超高圧高温状態を実現 ~ようやく手が届いた地球コア~ — SPring-8 Web Site] さんの図に説明追加させて頂ければ:

f:id:yoshihide-sugiura:20210407061301p:plain

3.従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可でカオスである

 

当ブログの磁気圏モデルは:

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極地電離圏における磁力線形状として:

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地磁気方向定義とは

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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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上図は昼の状態で夜から昼への移行モデルを示せば [Ionosphere - Wikipedia] より、By Carlos Molina

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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ここからが本文です

 

米国の気象衛星GOESは [気象衛星 - Wikipedia] より、

GOESは宇宙環境監視システムである。静止軌道上で、太陽から到来するX線や、高/低エネルギー荷電粒子、磁力、陽子、太陽を直接撮影して、地球上の電離層擾乱や衛星の運用警報、宇宙船外活動などに役立てることを目的としている。

と各種データを観測していますが、磁場測定もそのひとつです

GOESは、基本的にアメリカ大陸上空の東西に1機ずつ配置され、西経75度にGOES-Eastが、西経135度にGOES-Westが配置されている。 

 

初心者向けGOESガイド [https://www.goes-r.gov/downloads/resources/documents/Beginners_Guide_to_GOES-R_Series_Data.pdf] によれば:

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と、East:GOES-16が西経75.2°、West:GOES-17が西経137.2°の赤道上にあり(中間にもうひとつあるようですが、磁場測定とは関係ないようです)米国全体をカバーしています

 

赤道上の高度35,880kmにあって、GOESは以下のイメージで示される太陽風によって歪められた地球磁場(磁気圏)を地球と一緒に回転しながら測定しています

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ここでNOAAさんのGOES磁力計サイト [GOES Magnetometer | NOAA / NWS Space Weather Prediction Center] より2021年9月12日11時〜15日11時(UT)3日間の17West衛星データをダウンロードし、対応するビクトリアVICデータをダウンロードし、以下グラフにまとめました

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17WのnT値は50〜100程度ですが、VICは約18,000nTと大きいので比較の為マイナス17,875nTした値をプロットしています

 

VICと17Wの時差は約1時間で、VICの方が先に太陽が上がります

過去3年の統計データでVICは現地時間11時頃に最小値を観測しますので、VIC11時と17W11時のラインを入れてあります

明らかにVICで最小値を観測する頃に17Wでは最大値を観測しています

逆は成立しないように見えます

この辺りの考察は別途させて頂きたく、本日はなんとか比較グラフのアップまで、という事で

 

 

お付き合い頂き、誠にありがとう御座いました

感謝です

 

 

9月度その13 世界の北方磁場強度シリーズ➡突然ですが、米国気象衛星GOESの長期データ取得について!

世界の北方磁場強度シリーズ➡突然ですが、米国気象衛星GOESの長期データ取得について!

 

世界の北方磁場強度シリーズに米国気象衛星GOESの磁気データを追加しようとしています

測定ヶ所は高度約35,000kmの赤道上で、東海岸をカバーするGOES-East(西経約75°で、16と言う衛星)と西海岸をカバーするGOES-West(西経約135°で、17と言う衛星)の2ヶ所2基で、世界の北方磁場強度シリーズの測定点が2ヶ所増える事になります

衛星の運用管理はNOAAさんが行っており(打ち上げはNASA)、NOAAサイトから過去データをどうやって取得すれば良いのか?  を調べておりました

結果、方針がまとまりましたので、ご報告です

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と当ブログモデルと電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

ESAより地球全体を示せば、

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IGRF-13より北極サイドを示せば、

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当ブログの磁極逆転モデルは:

1.地球は磁気双極子(棒磁石)による巨大な1ビット・メモリーである、地球内核は単結晶の固体鉄であって永久磁石として磁場方向を記憶している

2.この1ビット・メモリー書き換え可能外核液体鉄は鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態であり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した時に書き換わる

[世界初!地球中心部の超高圧高温状態を実現 ~ようやく手が届いた地球コア~ — SPring-8 Web Site] さんの図に説明追加させて頂ければ:

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3.従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可でカオスである

 

当ブログの磁気圏モデルは:

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極地電離圏における磁力線形状として:

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地磁気方向定義とは

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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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上図は昼の状態で夜から昼への移行モデルを示せば [Ionosphere - Wikipedia] より、By Carlos Molina

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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ここからが本文です

 

米国の気象衛星GOESは [気象衛星 - Wikipedia] より、

GOESは宇宙環境監視システムである。静止軌道上で、太陽から到来するX線や、高/低エネルギー荷電粒子、磁力、陽子、太陽を直接撮影して、地球上の電離層擾乱や衛星の運用警報、宇宙船外活動などに役立てることを目的としている。

と各種データを観測していますが、磁場測定もそのひとつです

静止軌道衛星は赤道上空の高度35,880kmを地球の自転と同じ向きに周回するため、地上から見ると衛星は赤道上で静止しているように見える。

その軌道の大きさは:

であって地球半径が6,731kmですから、こんな感じになります

 

GOESは、基本的にアメリカ大陸上空の東西に1機ずつ配置され、西経75度にGOES-Eastが、西経135度にGOES-Westが配置されている。 

 

初心者向けGOESガイド [https://www.goes-r.gov/downloads/resources/documents/Beginners_Guide_to_GOES-R_Series_Data.pdf] によれば:

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と、East:GOES-16が西経75.2°、West:GOES-17が西経137.2°の赤道上にあり(中間にもうひとつあるようですが、磁場測定とは関係ないようです)米国全体をカバーしています

 

赤道上の高度35,880kmにあって、GOESは以下のイメージで示される太陽風によって歪められた地球磁場(磁気圏)を地球と一緒に回転しながら測定しています

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さて、NOAAさんのGOES磁力計サイト

[GOES Magnetometer | NOAA / NWS Space Weather Prediction Center]

より、直近ここ6日間(9月7日〜9月12日)変動グラフを示すと:

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赤線がGOES-16Eastの北方向磁場X(Hpと称している)、青線がGOES-17Westの北方向磁場X(Hpと称している)の変動7日分を示しています

途中の黄色で示される"Arcjet Start"と"Arcjet End"は(恐らく)姿勢制御の噴射でこの間のデータは途切れる、という事でしょう(噴射音が聞こえて来そうで、面白いですね〜)、NはNoon(昼)でMがMoon(夜)だそうです(現地時間の表示として、これまた面白いです!)

16Eastも17WestもN(昼)頃に最大値が得られています、これは午前10時頃にCLF〜KAKでは最小値が得られている、とは正反対の結果と言えます

さて、この直近6日間データはJSON形式でダウンロードでき、分単位でX/Y/Z成分が記載されていますので、そのまま当ブログに使用できます

しかしながら、それ以前の過去データは見当たらず、突然2019年9月〜2020年3月までのグラフデータがpdfで見つかるだけでした

 

従って、結論として:

これからGOESデータを毎日もしくは数日おきにダウンロード、蓄積して、1年後に北方磁場強度シリーズに加える事としました

1年なんてスグ経ちます

実際に1年待つ必要があるのか?というと、24時間の時刻測定をしている訳ですから24スロットの棒クラフを描いている訳で、各スロットにおけるデータ数が平均で10、即ち10x24=240データ、揃えば統計グラフとしては信頼が置けるでしょうから8ヶ月程度で他測定点との比較が可能なレベルの統計グラフとなります

8ヶ月後というと、この10月から開始して来年5月ですから、2022年6月の記事にアップする事を目標にしたい、と考えています、これはこれで一つ楽しみが増えた、と申せましょう

 

 

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

 

 

9月度その12 世界の北方磁場強度シリーズ➡突然ですが、米国気象衛星GOESについて!

世界の北方磁場強度シリーズ➡突然ですが、米国気象衛星GOESについて!

昨日の米国気象衛星GOESに関する記事について、宇宙の徒然を語り最近は宇宙クイズにまでテリトリーを広げているブロガー「まさき りお(id:ballooon)」さんより:

地上のY、Zの値は前に見たことがありますが、Fってなんですか?

なる質問を頂き、FとはX成分・Y成分・Z成分すべてを合わせた全磁力の事なのですが、GOESではX/Y/Zで測定していましたので、その辺りをまとめました

現在、NOAAさんよりGOESの過去データがダウンロード出来ないかどうか、調べています、が、時間がかかりそうです

ので、本日はNOAAさんよりGOESの紹介サイトから簡単なご紹介です

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

まず、地磁気一般と当ブログモデルと電離圏一般です

地表の磁場強度マップ2020年

ESAより地球全体を示せば、

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IGRF-13より北極サイドを示せば、

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当ブログの磁極逆転モデルは:

1.地球は磁気双極子(棒磁石)による巨大な1ビット・メモリーである、地球内核は単結晶の固体鉄であって永久磁石として磁場方向を記憶している

2.この1ビット・メモリー書き換え可能外核液体鉄は鉄イオンと電子の乱流プラズマ状態であり、磁力線の凍結が生じ、磁気リコネクションを起こし、磁力線が成長し極性が逆で偶然に充分なエネルギーに達した時に書き換わる

[世界初!地球中心部の超高圧高温状態を実現 ~ようやく手が届いた地球コア~ — SPring-8 Web Site] さんの図に説明追加させて頂ければ:

f:id:yoshihide-sugiura:20210407061301p:plain

3.従って地球磁極の逆転は偶然の作用であり予測不可でカオスである

 

当ブログの磁気圏モデルは:

f:id:yoshihide-sugiura:20210422175415p:plain

 

極地電離圏における磁力線形状として:

f:id:yoshihide-sugiura:20210525070739p:plain

 

地磁気方向定義とは

f:id:yoshihide-sugiura:20210423042502p:plain

 

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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上図は昼の状態で夜から昼への移行モデルを示せば [Ionosphere - Wikipedia] より、By Carlos Molina

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

f:id:yoshihide-sugiura:20210907163716p:plain

 

 

 

 

ここからが本文です

 

米国の気象衛星GOESは [気象衛星 - Wikipedia] より、

GOESは宇宙環境監視システムである。静止軌道上で、太陽から到来するX線や、高/低エネルギー荷電粒子、磁力、陽子、太陽を直接撮影して、地球上の電離層擾乱や衛星の運用警報、宇宙船外活動などに役立てることを目的としている。

と各種データを観測していますが、磁場測定もそのひとつなのです

静止軌道衛星は赤道上空の高度35,880kmを地球の自転と同じ向きに周回するため、地上から見ると衛星は赤道上で静止しているように見える。

高度35,880kmですからGPS衛星20,000kmよりかなり高いです、バンアレン帯は完全にカバーしていると見ていいでしょう、その軌道の大きさは:

であって地球半径が6,731kmですから、こんな感じの半径になります

 

GOESは、基本的にアメリカ大陸上空の東西に1機ずつ配置され、西経75度にGOES-Eastが、西経135度にGOES-Westが配置されている。 

 

ここでNOAAさんのサイトへ移ります、初心者向けGOES-Rのガイド

[https://www.goes-r.gov/downloads/resources/documents/Beginners_Guide_to_GOES-R_Series_Data.pdf]

によれば:

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と、正確にはWestに相当するGOES-17が西経137.2°、Eastに相当するGOES-16が西経75.2°の赤道上にあり(中間にもうひとつあるようですが、磁場測定とは関係ないようです)米国全体をカバーしています

 

赤道上の高度35,880kmにあって、GOESは以下のイメージで示される所の太陽風によって歪められた地球磁場(磁気圏)を測定しています

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2016年12月22日UTC20:29から23:29までの3時間データをプロットすれば:

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一番上の青がX成分で北方成分、次の緑がY成分で東方成分、一番下の赤がZ成分で鉛直成分です

各々120nTから20nT程度の磁場強度に分布しているのが分かります

冒頭の図を引っ張ってくれば、

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であって、X・Y・Zのベクトル和がFとなりますが、GOESの場合はX・Y・Zを測定値として地上に送っているようです

本ブログでは北方成分を取り上げていますので、X成分となります

 

現在、このX成分の過去データがNOAAさんのサイトのどこを見れば分かるのだろう?と探している最中です

 

 

 

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