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8 エルニーニョ南方振動ELSOと電離圏foF2値を追うシリーズ➡過去48ヶ月の太陽黒点数とエルニーニョ&ラニーニャの相関グラフを取り、ペルー沖の海面温度マップと電離圏foF2値マップも取る!

エルニーニョ南方振動ELSOと電離圏foF2値を追うシリーズ➡過去48ヶ月の太陽黒点数とエルニーニョラニーニャの相関グラフを取り、ペルー沖の海面温度マップと電離圏foF2値マップも取る!

 

気象庁さんからエルニーニョ監視速報が発表されました(1/11)

それによると、ラニーニャ現象が続いているそうです

 

そこで、エルニーニョ南方振動ELSOと太陽黒点数との相関を調べる目的で、2021年12月の太陽黒点数データからさかのぼること過去48ヶ月間とエルニーニョラニーニャ状態の季節(3ヶ月)を合わせてグラフ化しました

加えて、ペルー沖の海面温度マップと電離圏foF2値マップを取りました

ペルー沖の海面温度マップは直接エルニーニョラニーニャに影響します

電離圏foF2値マップは赤道上における上昇気流との関係を調べる上で導入します

 

 

ペルーの特異な地質が織り成すレインボー・マウンテン(古都クスコの近く)

驚異の風景です

 

 

お付き合い頂ければ幸いです

 

 

 

気象庁さんの発表 1/11 [気象庁 | エルニーニョ監視速報] によれば:

1.1/11現在、まとめとして:

  • ラニーニャ現象が続いているとみられる。

  • 今後、冬の終わりまではラニーニャ現象が続く可能性が高い(80%)。

  • 春の間にラニーニャ現象が終息し平常の状態になる可能性が高い(80%)。

とのことです

 

 

2.現在の発生確率リストが示されていて:

図1:5か月移動平均値が各カテゴリー(エルニーニョ現象/平常/ラニーニャ現象)

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従って、2022年1月まではラニーニャ100%となっています

5ヶ月移動平均というのは、例えば1月ですと:

11月/12月/1月/2月/3月

の平均値(この場合1-3月は予測値)をもって1月(中央値)を決定する

従って本当の意味での確定は、現時点では2021年10月となる、過ぎ去ってから確定する、というものです

 

3.本ブログでは各月毎に太陽黒点数を出し、エルニーニョであるかラニーニャであるかニュートラルであるかを季節単位でグラフ化しており、12月の黒点数と共にグラフをアップします

エルニーニョラニーニャ・過去データは [エルニーニョ・南方振動 - Wikipedia] を参照しています:

図2:約4年分の最新ELSO状態リストWikiより)

2016年夏 - 2017年春 ラニーニャ 北海道を中心とした8月の長期的な大雨・豪雨
1951年に気象庁が統計を取り始めて以来、初めて東北地方の太平洋側に台風が上陸した(平成28年台風第10号)
また北日本では平年より7日 - 10日早い初雪・初冠雪を観測し、関東甲信越では2016年11月に初雪・初冠雪を観測した(関東甲信越で11月に初雪・初冠雪が観測されたのは1962年11月以来、54年ぶりとなる)
このほか、2017年1月中旬と2月中旬、3月上旬は日本国内(平成29年日本海側豪雪)のみならず、国外の多くで10数年に1度の北半球最大規模の大寒波が襲来した
2017年秋 - 2018年春 日本でこの冬(2017年12月〜2018年2月)の平均気温は約1°C程度低かった。そして冬の積雪は平年よりかなり多く(平成30年豪雪)、全国規模で寒冬となった
2018年秋 - 2020年春 エルニーニョ 2018年9月4日に近畿地方にかなり台風が接近して危険な暴風となった(平成30年台風第21号)。9月7日〜9月10日は秋雨前線が近づいて西日本では断続的に雨が降り続いた。冬はほぼ全国的に暖冬で、南西諸島は記録的暖冬、西日本や東日本でも顕著な暖冬となり、西日本の日本海側は記録的少雪となった
2019年5月〜7月は北日本を中心に記録的な長期高温・長期日照・長期少雨となった。7月中旬までは冷夏傾向だったが、2019年8月は平年並みか平年より高い夏だった。6月は南米で大量の雹が局地的に降り、欧州で長期的な異常高温になるなど異常気象が発生した
2019年12月から2020年2月にかけて日本では北日本を除き、2006年12月 - 2007年2月当時を凌ぐ記録的な大暖冬となった
2020年秋 - 2021年春 ラニーニャ 2020年初冬より日本国内を中心に、数年に1度の最大規模の大寒波が襲来し(奄美沖縄を除く)、12月14日から21日までの7日間の総降雪量が200センチ(2メートル)を超えた地点が数地点と、主に東日本と北日本の各日本海側、および山陰地方と九州北部の長崎を中心に記録的な大雪を観測した(令和3年豪雪)。特に2021年1月から2月中旬にかけて日本では北日本、および西日本の各日本海側を中心に、2006年1月 - 2月当時を上回る記録的な大厳冬となった(しかし2月後半は暖冬傾向だった)
2021年1月上旬には日本のみならず、中国や韓国などの東アジアや一部の北米、欧州でも数年に1度の最大規模の大寒波が襲来し、特にスペインの首都マドリードでは半世紀(50年)ぶりの大雪となった
2021年秋 -  

2021年春(3月〜5月)まではラニーニャ状態である、としています

2021年夏(6月〜8月)はニュートラルでした

2021年秋(9月〜11月)は再びラニーニャ状態に入り、その後、継続している

 

黒点数は [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] さんデータです

図3:黒点数vsELSO各状態グラフ

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マジェンダが太陽南半球の黒点数、シアンは太陽北半球の黒点数、で横軸は年月

その上に高さ5固定で、ブルーがラニーニャ状態の月、オレンジがエルニーニョ状態の月を上乗せしています

 

 

4.気象庁さん [気象庁 | 海面水温実況図] より、ペルー沖の海面温度マップを取ると、

図4:海面水温実況図(部分) 2022/1/10(JST

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見事に赤道ペルー沖東から西に向けて水温20°未満の冷たい領域が広がっています、これが長く伸びているのでラニーニャとなる訳です、マップは1日の平均値です

 

海水は比熱が高く(熱しにくく冷めにくい)これでよいと思いますが、上空250km程度にある電離圏foF2値(上空の電子密度を示す)は太陽位置と共に刻々と変化しています

オーストラリア政府Space Weather Service [SWS - Global HF - Ionospheric Map] さんによれば、

図5:2022/1/11 00:15(UT)における電離圏foF2世界マップ

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であり、ペルー沖赤道上空とその南側の南北両極に強い電子密度が東西に伸びていることが分かります

そしてこれは8.5時間後にはインド洋沖に移動します

図6:2022/1/11 08:45(UT)における電離圏foF2世界マップ

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現在ペルー沖よりもインド洋の方が高いfoF2値を示す傾向にあり、ペルー沖はラニーニャ低温で、暖かい海域がインドネシアからインド洋海域にシフトしている影響、と思われます

 

何故、foF2値は南北両極に分かれるのか?

それは、磁気赤道南北に全磁力Fのピーク帯が存在するからです

図7:NOAAさんより2020.0全磁力F全世界マップ

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磁力を等高線で示しており、ブラジルにボトム谷(池)があり、それが東西に延びてマレー半島で鞍部を形成しています

この連結が磁気赤道です

何故、磁気赤道は中央に全磁力F値の弱い帯を作るのか?

何故、弱い中央F値の南北に電離圏foF2値は集中するのか?

これは現時点で私には分かりませんが、海洋域上空でfoF2値が高いので、

上昇気流は電離圏にまで及んでいる

のはまず間違いないと思われます

 

 

 

まとめ:

1.気象庁さんのエルニーニョ監視速報(毎月10日に更新される)にもとずくELSO状態と黒点数の相関グラフを今後もアップしてゆきます

 

2.関連してペルー沖の海面温度マップを月単位で出してゆきます

ELSO状態はここの温度で決まるので、これは重要です!

そして高度250km程度の電離圏におけるfoF2値マップも月単位でアップしてゆきます

磁気赤道におけるfoF2値帯が海域温度に依存していると思われるからです

 

尚、非常に分かりやすいELSO解説がウェザーニュースさんから出ていて、

[エルニーニョ/ラニーニャ現象とは? - ウェザーニュース]

これです

 

 

 

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7 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ サンファンSJG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!⬅バグ修正しました!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ サンファンSJG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!⬅バグ修正しました!

バグ修正2022/1/10 23:20 ➡ バグがあり、全面書き換えました

バグ修正2022/1/11 05:22 ➡ バグが抜けきっておらず、修正です

バグ修正終わり

 

 

世界各地の北方磁場強度の観測を再開しています

今回はサンファンSJGです、結果はここでオタワOTT/フレデFRDと完全に逆となります

 

 

プエルトリコの港街サンファン世界遺産)は、

f:id:yoshihide-sugiura:20211015182640p:plain

まるでジオラマを見ているようです!

 

 

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

f:id:yoshihide-sugiura:20210827173546p:plain

 

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

f:id:yoshihide-sugiura:20211020052507p:plain

 

図d: [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

f:id:yoshihide-sugiura:20211208090955p:plain

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.サンファンSJG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:

f:id:yoshihide-sugiura:20220110195019p:plain

サンファンSJG磁力線は電離圏を飛行しますがバンアレン帯には至りません

 

 

2.続いてサンファンSJG3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:

f:id:yoshihide-sugiura:20220110195243p:plain

Y軸はピッチ100nT、縦幅全体で500nTに揃えています

サンファンSJGの北方磁場Xは、フラットです

 

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:

f:id:yoshihide-sugiura:20220110195343p:plain

最も集中するピークは、最大値側で、ここでオタワOTT/フレデFRDと逆転します

 

 

3.GOES-16EとサンファンSJGの波形3日間FFT解析比較です

G16Eがグリーン、サンファンSJGがマジェンダです、平穏時3日の波形解析です

4:1月3日5時15分〜6日5時14分(UT)両観測点の波形

f:id:yoshihide-sugiura:20220110195546p:plain

Y軸高さは、300nTです

図4の波形よりG16EのパワーFFTスペクトルを取ると、

図5:

f:id:yoshihide-sugiura:20220108012735p:plain

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の波形よりサンファンSJGのパワーFFTスペクトルを取ると、

図6:

f:id:yoshihide-sugiura:20220110195641p:plain

であって、Idx4の周期24hが最大エネルギー周期となり、オタワOTT/フレデFRDと逆転します

図6のIdx4とIdx7成分の位相円グラフを取ると、

図7:

f:id:yoshihide-sugiura:20220110195747p:plain

サンファンSJGにおいて、Idx4とIdx7は約-10°の位相差で、約-170°オタワOTTや約-160°フレデFRDとは異なった形態になっています

 

元に戻り、図4の両波形をLT12時でマッチさせると(時差は35分)、

図8:

f:id:yoshihide-sugiura:20220111193338p:plain

となり、

図7の両波形にFFTを掛けてG16Eは周期24h成分(グリーン)のみ、サンファンSJG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:

f:id:yoshihide-sugiura:20220111203551p:plain

波形(グリーン vs オレンジとマジェンダ)は同相逆相の中間です

それは次のG16とサンファンSJGのIdx4周期24h成分の位相円グラフを出すと分かります

図10:

f:id:yoshihide-sugiura:20220111203649p:plain

です

図8のLT12マッチ後の24h基本波の位相差が:

G16-SJG=70.44°

これによって同相逆相を定量化できます(世界まとめマップにマップします、図7の位相差もマップする必要があるでしょう)

オタワOTTでは、

G16E-OTT=173.47°

フレデFRDでは、

G16E-FRD=168.07°

でしたから、位相差が180°に近いほど逆相、0°に近いほど同相になる、です

 

 

まとめ:

1.随分と回り道をしましたが、LT12時マッチ後の周期24h基本波の位相差によって同相・逆相の程度が指標化できます

2.GOESと地上観測点の基本波24h成分の位相差が180°に近いほど逆相で、0°に近いほど同相となります(当たり前の結果が確認できた、という事でしょう)

観測を続け、最終的には世界まとめマップで確認を取る必要があります!

 

 

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6 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ フレデリックFRD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 ➡ フレデリックFRD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を再開しています

今回はフレデリックFRDです、結果はオタワOTTと似ています

フレデリックの正式名称はフレデリックスバーグなのですが、長いのでフレデリック、もしくは単にフレデにて表記します

 

今回から「南中時」を止めて「LT12時」に変更しています

理由は「南中」が日本独自の言い回しで、極地では適用できない、南半球では逆になる、という事が分かったためです

従って、南中時の反対である南中±12時を使う場合は「LT0時」を使います

 

 

フレデは米国東海岸バージニア州にあり、そのマウントバーノンにある米国初代大統領ジョージ・ワシントンの邸宅が、

これです

 

 

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

f:id:yoshihide-sugiura:20210827173546p:plain

 

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

f:id:yoshihide-sugiura:20211020052507p:plain

 

図d: [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、

f:id:yoshihide-sugiura:20211208090955p:plain

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.フレデリックFRD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:

f:id:yoshihide-sugiura:20220109190610p:plain

フレデFRD磁力線は電離圏とバンアレン内帯端と相互作用していると思われます

 

 

2.続いてフレデリックFRD3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:

f:id:yoshihide-sugiura:20220109190836p:plain

Y軸はピッチ100nT、縦幅全体で500nTに揃えています

フレデFRDの北方磁場Xは、増加です

 

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:

f:id:yoshihide-sugiura:20220109191035p:plain

UTは国際標準時UniversalTime、LTは現地時間LocalTime

最も集中するピークは、最小値側ピークです

 

 

3.GOES-16EとフレデリックFRDの波形3日間FFT解析比較です

G16Eがグリーン、フレデFRDがマジェンダです、平穏時3日の波形解析です

4:1月3日5時15分〜6日5時14分(UT)両観測点の波形

f:id:yoshihide-sugiura:20220109191621p:plain

Y軸高さは、300nTです

図4の波形よりG16EのパワーFFTスペクトルを取ると、

図5:

f:id:yoshihide-sugiura:20220108012735p:plain

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の波形よりフレデFRDのパワーFFTスペクトルを取ると、

図6:

f:id:yoshihide-sugiura:20220109195706p:plain

であって、Idx7の周期12hが最大エネルギー周期となります

図6のIdx4とIdx7成分の位相円グラフを取ると、

図7:

f:id:yoshihide-sugiura:20220109195807p:plain

フレデFRD内において、Idx4とIdx7は約-160°の位相差があり、Idx7はIdx4の2次高調波である可能性があります

 

元に戻り、図4の両波形をLT12時でマッチさせると(時差は10分)、

図8:

f:id:yoshihide-sugiura:20220109200129p:plain

となり、

図7の両波形にFFTを掛けてG16Eは周期24h成分(グリーン)のみ、フレデFRD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:

f:id:yoshihide-sugiura:20220109210925p:plain

両波形(グリーン vs オレンジまたはマジェンダ)は完全に逆相です

尚、確認のためG16とフレデFRDのIdx4周期24h成分の位相差円グラフを出すと、

図10:

f:id:yoshihide-sugiura:20220109204742p:plain

です

図8のLT12マッチ後の波形で両波形が逆相のように見える、ではどの程度の逆相なのか?を調べる時、24h基本波の位相差が:

G16-FRD=168.07°

これによって同相逆相を定量化できるものと思われます(世界まとめマップにマップします)

オタワOTTでは、

G16E-OTT=173.47°

でしたから、指数の変化に興味が湧きます!位相差が180°に近いほど逆相である、となります

 

 

まとめ:

1.随分と回り道をしましたが、LT12時マッチ後の周期24h基本波の位相差によって同相・逆相の程度が指標化できるものと思われます

2.これを世界各地の観測点に適用し、最終的に世界まとめマップにマップ致します

3.フレデFRDのIdx7はIdx4の2次高調波である、の結論はたった3日の測定(それも初期位相)では分かりません

ですが、一月単位で離散的に例えば12ヶ月を取って位相差のバラツキが極めて狭い範囲内にあれば2次高調波である、と言えると思っております

尚、まとめ1-2と3は全く別の事を述べております

 

 

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!

1月度その5 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ オタワOTT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!➡追加あり!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ オタワOTT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!➡追加あり!

 

世界各地の北方磁場強度の観測再開です

オタワOTTからとなります、結果は衝撃的なものでした!

 

尚、今回から「南中時」を止めて「LT12時」に変更致します

理由は、南中が日本独自の言い回しで、極地では適用できない、南半球では逆になる、という事が分かったためです

従って、南中時の反対である南中±12時を使う場合は「LT0時」を使います

又、本ブログで使用しているLTは経度から計算したもので、各国で行政上使われているLocalTime(現地時間)そのものとは異なります

 

追加:2022/1/8 05:45

オタワOTTのパワーFFTスペクトル図6の次に図6-1としてオタワOTTのIdx4とIdx7の位相円グラフを載せます、Idx4とIdx7の位相差は約180°であり、この二つの波はコヒーレントか?を思わせるからです

追加終わり

 

 

オタワのカナダ国会議事堂(世界遺産)、

カナダ・オタワの見逃せない観光スポットと世界遺産 7選 - Petite New York

です、何しろ手前を横切る警備員がイイです!

 

 

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

1.オタワOTTとGOES-16Eの磁力線パターンと緯度経度を確認

以下は、磁気双極子は地軸であるとした最も簡単な磁力線パターンです

図1:GOES-16EとオタワOTTを通過する磁力線パターンと緯度経度高度

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オタワOTT磁力線は電離圏とバンアレン内帯と長く相互作用しています

 

 

2.続いてオタワOTT3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:オタワOTT3年間北方磁場強度変動グラフ

f:id:yoshihide-sugiura:20220107020304p:plain

Y軸はピッチ100nT、縦幅全体で500nTに揃えています

オタワOTTの北方磁場Xは、増加です

 

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:オタワOTT最小値最大値の観測時刻カウント分布

f:id:yoshihide-sugiura:20220107020355p:plain

UTは国際標準時UniversalTime、LTは現地時間LocalTime

オタワOTTは最小値カウント時刻が極端に集中する観測点で、磁力線がバンアレン内帯を長く飛行するからだろう、と考えています

 

 

3.GOES-16EとオタワOTTの波形3日間FFT解析比較です

G16Eがグリーン、オタワOTTがマジェンダです、平穏時3日の波形解析です

4:1月3日5時15分〜6日5時14分(UT)両観測点の波形

f:id:yoshihide-sugiura:20220108012054p:plain

Y軸高さは、300nTです

図4の波形よりG16EのパワーFFTスペクトルを取ると、

図5:

f:id:yoshihide-sugiura:20220108012735p:plain

であって、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の波形よりオタワOTTのパワーFFTスペクトルを取ると、

図6:

f:id:yoshihide-sugiura:20220108173059p:plain

であって、何とIdx7の周期12hが最大エネルギー波となります

図6のIdx4とIdx7成分の位相円グラフを取りますと、

図6-1:追加 2022/1/8 05:45

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これはオタワOTT内で閉じた単独の話ですが、Idx4とIdx7は約180°の位相差があり、これらはコヒーレントである可能性があります(Idx7はIdx4の2次高調波である、という事です)

 

元に戻り、図4の両波形をLT12時でマッチさせると(時差は僅か3分ですが)、

図7:

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となり、

図7の両波形にFFTを掛けてG16Eは周期24h成分(グリーン)のみ、オタワOTT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8:

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何と、両波形(グリーン vs オレンジまたはマジェンダ)は完全に逆相(約180°異なっている)事が分かります

オタワOTTの24h+12h合成波を見ると、12h波は逆相を特徴的に強めている事が分かります

即ち、24h波のアップを押さえ込み分散化しダウンを助長しています(結果、下に凸型の特徴的な波形となります:マジェンダ)24hに対し1/2周期の12hですから出来る技とも見えます

尚、確認のためG16EとオタワOTTのIdx4周期24h成分の位相差円グラフを出すと、

図9:

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です

図7のLT12マッチ後の波形で両波形が逆相のように見える、ではどの程度の逆相なのか?を調べる時、図9の24h基本波の位相差が:

G16E-OTT=173.47°

であり180°に極めて近い、これによって同相逆相を定量化できるものと思われます

 

 

まとめ:

1.随分と回り道をしたように思いますが、LT12時マッチ後の周期24h基本波の位相差によって同相・逆相の程度が指標化できるものと思われます

2.これを世界各地の観測点に適用し、最終的に世界まとめマップにマップ致します

3.それにしてもG16EとオタワOTT-24h基本波の位相差が約180°もあるのには驚きました

4.オタワOTTのIdx7はIdx4の2次高調波で、Idx7はコヒーレンスである、の結論はたった3日の測定(それも初期位相)では分かりません

ですが、一月単位で離散的に例えば12ヶ月を取って位相差のバラツキが極めて狭ければ2次高調波である、従ってコヒーレンスである、と言えると思っております

従ってデータを溜めます、ここで1-3と4は別々の事柄を述べています

 

 

 

 

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4 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ ここで磁場ポテンシャルについて学んでおく!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ ここで磁場ポテンシャルについて学んでおく!

 

北方磁場強度シリーズの各観測点についてグラフをアップする前に、もう少し学んでおくべき事があって、それが磁場ポテンシャル、です

ここからも追加で2点、今年の課題が抽出されています!

 

 

リングカレント(左)が磁気双極子(棒磁石:右)と等価である図

 

[Magnetic field - Wikipedia] By Geek3、からです

面白いですね!

 

 

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

資料:東京大学さん地球電磁気学・第2回 2020/6/10 には

[https://www.eri.u-tokyo.ac.jp/induction/geomagnetism/geomagnetism-2.pdf]

地磁気のグローバル分布とポテンシャル磁場

が述べられていて、

ポテンシャル磁場:

- 空気中を考える➡電流を無視

- 比較的ゆっくりした変動を考える➡電束電流を無視(電磁波としての振る舞いを無視)

- 透磁率は一定とし、真空中の透磁率(μo)を採用

とすることによりポテンシャル磁場が成り立ち、その領域は:

図1:ポテンシャル磁場が成り立つ範囲

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としています

CMBは恐らく Core Mantle Boudary で、この資料はCMBにおける磁場強度分布を数学的に地表強度から計算することを目的としています

 

昨年末に私は磁場ポテンシャルなる言葉を使い、はて?磁場でポテンシャルというのはあまり聞いたことがない、果してあるのだろうか?と思っていたのですが、

電流が流れず、電磁波としての振る舞いをしない、静磁場に近い状態であればポテンシャル磁場の概念は導入できる、ということでした(良かったです!)

 

 

ここで地磁気方向の定義ですが、

図2:地磁気方向定義

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であって、

 

2015年現在の地表磁場分布は、

図3:IGRF 2015.0年地表磁場分布 XYZ

 

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となっています、ここで、

図3左下 X:北向き成分

が全面的に赤であることは、地表すべての地点で磁場北向き成分が正である、ことを示しています これは、地球が単純な磁気双極子でモデル化される事を示します もしくは、各観測点はすべて北向きベクトルなので磁気双極子モデルに載ってこのようなマップとなる

これにはホッと致しました、本ブログでは北方成分Xのみを取り扱っており、かつ、ここに青が出ていたりすれば、それは南方成分が正であることを示し、既にエクスカーションか磁極反転が起こっている事を示すからです

ここで、北とは何か、をWikiより確認しておくと、

北は、地表に沿って北極点に向かう方位。

北極点とは、自転する天体の最北端、北緯90°の地点のことである。

要するに自転する回転地軸の北極星側端点への方位、です

私は北を黄道面に垂直な方向と勘違いしていた時がありまして、それは北黄極と言うそうです

 

図3右下 Z:鉛直下向き成分

南半球が青(負)ということは地表から上方へ磁場ベクトルは向かい、北半球が赤(正)ということは地表から内部下に向かって磁場ベクトルが存在している事を示しています

中央に白い帯が見えるのは、東西にZ成分がゼロである帯が形成されており、これが地球の磁気双極子赤道となります

白い帯の領域で、磁場ベクトルは地球表面の接線方向と同じ方向に向かっており、従って垂直成分Zはゼロ、これが磁気双極子の赤道の特徴となります

 

図3右下上Y:東向き成分

問題は右上の東向き成分です!

アメリカ大陸太平洋側で赤(磁場は東向き)であり、大西洋とアメリカ大陸上で青(磁場は西向き)であり、中間に南北に白い領域が形成されているということは、この白い南北領域で磁場ベクトルは東西からぶつかり合い磁場ベクトル・ゼロ領域を形成していることを示します

また、オーストラリア南部では東西に引き裂かれて磁場成分ゼロである領域があることを示しています

加えて、日本列島を見れば、日本列島そのものは西向き磁場成分に支配されていますが、太平洋ハワイは東向き成分が支配的で日本列島太平洋沖で磁場は東西に引き裂かれていて、ユーラシア大陸モスクワ付近は東向き成分が支配的でバイカル湖付近で衝突しています

私はこれを全く意識しておりませんでした!

原因は全く分かりません(私には)、で、

2022年第3の課題:Y成分の衝突と引き裂き

を挙げたい、と思います

 

 

地表磁場の表現にはXYZF方式とDHIF方式があって(図2参照)、全磁力Fは同じなのですがそこに至る表現が異なり、FとIとDを表示すれば、

図4:IGRF 2015.0年地表磁場分布 FID

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となります

ここで、図4左下 F:全磁力を見ればブラジル磁気異常が見えて、ここには磁場ポテンシャルの井戸(池)があるのですが、分からないのは:

ブラジル上空の磁力線パターンはどうなっているのか?

なのです

私は当初ブラジルの井戸(池)に沿って磁力線パターンは下がって上がるのだろうと思っていたのですが(要するに凹の字型)それですと磁気双極子赤道に3本の接線角度ゼロ成分が検出されなければいけない

しかし、そうは見えない(図3の右下と図4の右上)

これが次の課題、

2022年第4の課題:ブラジル上空の磁力線パターン

となります

 

 

 

まとめ:

1.課題3「東西方向の衝突と引き裂き・経度方向±分布」、課題4「ブラジル上空磁力線パターン」

どちらも2022年中には解決しないだろう(私には)、でも何か糸口が見えれば、という所です

2.地球双極子磁場は地球磁場を球面調和関数展開 [球面調和関数 - Wikipedia] させて出て来るモデルなのですが、もう少し勉強しないとイケナイと思っております

この球面調和関数展開の緯度方向に±分布する低次元モードが磁気双極子に相当するのですが、経度方向に±分布するモードもあり、これが既に存在していて東西方向の衝突と引き裂き(即ち分布)を表現しているのでしょうか?

3.本資料は核-マントル境界(CMB)における磁場を算出しているのですが、そこまでの説明に至りませんでした

それでは申し訳ないので、結果だけアップさせて頂きますと、

図5:CMBにおける磁場分布2015年

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Brは垂直上向き成分で鉛直下向き成分Zとは正負反対で、赤は磁場がCMBから垂直に出て、青は垂直に入る、ことを示しています

 

 

 

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3 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ 2022年の課題をアップです!

世界の北方磁場強度シリーズ ➡ 2022年の課題をアップです!

 

これから北方磁場強度シリーズに入りますが、その前に2022年の課題をまとめておきます、2点あります

 

GOES-16E衛星から、本年もよろしく!

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なのです(よく晴れています!)

 

 

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.何故、foF2値は磁気赤道上下10°付近で極大値を取るか?

です。これは冒頭の図cに示されているのですが、

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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この図の測定期間(この図は長期に渡る測定結果の加算である)が明確でない

そこで、オーストラリア政府Space Wether Service [SWS - Global HF - Ionospheric Map] より、2022年1月3日22:30UT時のfoF2値マップを取れば、

図1:

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であって、確かに磁気赤道の南北±10°付近に極大値を持ちます(この時は南側の方が強いが、季節依存か?常時なのか?)

これを通年で追う必要があります、加えて、何故か?です

2022年最初の課題です

 

 

2.GOES衛星の北中時乱れの原因は何か?

GOES衛星3日間の波形を取れば、2021年12月4日〜7日で、

図2:

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であり、2021年11月18日〜21日で、

図3:

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なのですが、

振幅の違いはありますが、どちらも北中時(南中時の反対)に大きく乱れを示しています

これは何か?

2022年第二の課題です

GOES衛星が夜間にプラズマシートを横切る時の反応である、と思えますが、GOES衛星の単純夜間は約70分ですので、それを越えて乱れが発生しており、高度35,786kmでにおけるプラズマシートの幅に依存していると思えます

この辺りは推論になります

尚、南中・北中は日本独自の言い回しだそうで、合わせて正中と言うそうで、 [正中 - Wikipedia] より、

南中・北中という用語が日本独自のものなので、話題となることは少ない。 

のだそうです(極地では成立しないし、南半球では逆になる)、知りませんでした

 

 

まとめ:

本年もよろしくお願い申し上げます

 

 

 

以上、お付き合い頂き、ありがとう御座いました

感謝です!

1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!

 

 

2018年1月〜2021年12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

 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も翌月初の始値で、ここで終値は1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、S&P500が安定して上昇するにはVIXは20を切らねばいけない、と言われています

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 1月1日現在、S&P500は急上昇を続けており、VIXも20を切っており、順調に上昇中ということのようです

VIXが20を切っていることは、私には驚きでした、もう少しボラティリティは高いと思っていました

 

 Bloombergさんより記事のご紹介です、1/1記事です

www.bloomberg.co.jp

内容としては:

1.S&P500とNasdaq100は2021年ともに約27%高であって、これは年初時点で最も強気だった予想すら上回った

2.米国債の2021年リターンはマイナス約2.5%であり、2013年以来で初めてマイナスを記録した。

ということです、2022年米国株式ですが、

 

さて、どうなるのでしょう?

 

 

 サイクル25は2019年12月に始まりました

サイクル24は2008年12月に始まりましたが、2008年9月にはリーマンショックがありました、サイクル25は2019年12月に始まりましたが、2020年3月には新型コロナによりS&P500は暴落し底値を付けています

 

 このままですとサイクル26は2030年12月に始まるのですが、その前後にも大きな株価暴落が来るのでしょうか?サイクルの始まる年月のプラスマイナス3ヶ月程度に暴落が来る、と言えるでしょうか?

 

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