９月度その１９ 世界の北方磁場強度シリーズ➡電磁波の極超長波について知っておこう！
世界の北方磁場強度シリーズ➡電磁波の極超長波について知っておこう！
名古屋大学さんより「磁力線と粒子の関係」を学び、京都大学さんより「電離層電気伝導度について」を学びましたが、ここで極超長波の電磁波について知っておきたいと思います
要するに静磁場のことなのですが、完全なる静磁場なんて有り得なくて必ず振動しますから電磁波になる訳で、静磁場に近い極めてゆっくり振動する電磁波の振る舞いについて知っておこう、という事です
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年は：
ESAより地球全体を示せば、
IGRF-13より北極サイドを示せば、
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・メモリーは書き換え可能、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：
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：
極地電離圏における磁力線形状として：
地磁気方向定義とは：
電離圏とfoF2とは [電離層（Ionosphere）について解説] さんより：
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
ここからが本文です
[極超長波 - Wikipedia] によれば：
極超長波とは、周波数が超長波（VLF）よりも低い、3kHz以下の電波である。波長は100km以上となる。地球の持つシューマン共鳴の周波数帯域でもある。
シューマン共鳴？まぁそれは後で追うとして、3kHz程度ではまだまた本ブログが対象とする振動領域より高いのですが、それも置いといて続けますと、
搬送波の周波数が極めて低く、通信速度の上限も極めて低い。テキストデータの場合、3文字の送信に15分も掛かるなど非常に低速である。
え！ 3文字15分ですか、それは凄い、3文字というと3x8=24bitですから24ビット送るのに15分とは、、、
また、送信設備のアンテナ長も90kmと極めて巨大になるために、通信設備の建設費用が高価である。
え！ アンテナの長さが90kmですか、東京ー熱海で100kmですから、とてつもない長さのアンテナです、アメリカ的です
極超長波は大地や水中を通り抜ける。
そういう事ですね、だから静磁場も地中や水中で伝わる
従って、通常の環境下での通信に利用される周波数の電波が急激に減衰して利用不可能になる場所との通信に利用される。例えば、鉱山内外での通信、
その他として、
海中を航行する潜水艦への短縮コードを用いた指令送信（潜水艦側からの返信は不可能）にも利用されている。
ぎぇ〜、やっぱりそうでしたか！
電磁波は水中にて伝搬しない、潜水艦が電波で交信なんて聞いた事がない、と思っていましたが極超長波であれば一方通行で可能ですか！
「ヤレ！」なんて3文字が発信されるのですか・・・（怖いですね〜、だけどこれだからWikiは止められない！淡々と「、、、にも利用されている」なんて出て来るので！）
「潜水艦からの返信は不可能」とありますが、それは、まず長さ的に無理でしょうね、長さ90kmのアンテナを装備した潜水艦なんて聞いた事がない
しかし待てよ、盗聴は容易だろう、極超長波は地中水中減衰する事なく伝搬する訳だから容易に盗聴可能だろう、しかし、発信する側も盗聴する側もアンテナの存在は相手側衛星からバレバレにバレる
しかし待てよ、地下トンネル内にアンテナを設置すれば衛星から探知される心配はないか・・・この辺で止めておきます
ここで、ウィスコンシン州クラム湖にある米国海軍の極超長波通信サイトにおけるアンテナの写真をアップすると、
う〜む、電信柱、、、ですね？
地震との関係として、
いくつかの観測局が、地震の前に極超長波のスパイク状の信号が観測されたと報告している。例えば、1989年にカリフォルニア州で発生したロマ・ブリータ地震（M6.9）などである。この現象が地震の早期警戒システムに利用できるとして、地震と極超長波との関係が研究されている。
なるほど、これは有りと思えます、元々岩石は圧力を受けるとピエゾ効果で起電力が発生しますし、長さ90kmに及ぶ断層が極超長波の電磁波を発生する事は充分考えられ、これは岩石中や水中を減衰する事なく伝搬しますので地震予測に使える可能性は高いでしょう
上述の例はアメリカ・サンディエゴに潜水艦基地がありますからそこでの観測だろうと想像されますが、日本でとなると、、、
まず対象は南海トラフでしょう、であればリニア新幹線のトンネル内に90km級アンテナを設置する事が考えられます、受信専用であれば潜水艦に設置できるのですから90kmもの長さは必要ない（だけど精度を上げようとすれば恐らく90kmは欲しい？）・・・この辺で止めておきます
さて、冒頭に出てきた [シューマン共振 - Wikipedia] ですが、
シューマン共振あるいはシューマン共鳴は、地球の地表と電離層との間で極超長波 が反射をして、その波長がちょうど地球一周の距離の整数分の一に一致したものをいう。その周波数は7.83 Hz（一次）、 14.1 Hz（二次）、 20.3 Hz（三次）、……と多数存在する。常に共振し続けているので常時観測できる。
地球を一周する定在波
なるほど、そういう事でしたか、ただ7.83Hzと言えど本ブログが対象とする地磁気変動の周波数よりは格段に高いのです、8Hzとして1秒間に8サイクル存在する波形ですが地磁気変動では24時間に1サイクルとかの日変動レベルですので
シューマン共鳴ですが、
だそうで、頭の良い人がいるもんです
なるほど、電離層起因であるとすれば、上図左側が夜間でしょう、夜間E層とF層の2層に縮退している電離層は昼間には上昇して4層に分化し活発化しますから、右側が昼間でしょう（但し、これは私の想像です）
では、静磁場はシールド（遮断）出来ないのだろうか？と言うと、これが遮断出来てTDKさんの
[第82回「磁気シールドの技術と材料」の巻｜じしゃく忍法帳｜TDK Techno Magazine]
によれば、
磁石の磁気は、アルミニウムや銅などの金属さえも貫通します。しかし、磁石の磁気を遮蔽する物質は身近にも存在します。それは鉄です。鉄をはじめとする強磁性体は、磁束をよく吸収するために、磁気シールド効果をもつのです。
なるほど、、、
たとえば磁石はスチール缶を吸いつけますが、磁石をスチール缶内の中央に格納すると、磁気はスチール缶外部にほとんど現れなくなります。逆に磁石をスチール缶の外に置くと、スチールの磁気シールド効果により内部空間の磁界は微弱になります。
微弱ですか、ゼロにはならない？
物質の磁束の吸収しやすさのことを透磁率といい、真空の透磁率との比を比透磁率といいます。銅や鉛などの非磁性金属の比透磁率は1前後ですが、鉄、コバルト、ニッケルでは1000以上もあり、このため磁束をよく吸収し、また磁石に吸いつくのです。
電離層やバンアレン帯に鉄やコバルトやニッケルは存在しないので、磁力線や静磁場がシールドされる事はないだろう
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
