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の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年は：
図a：ESAより地球全体を示せば、
図b：電離圏とfoF2とは [電離層（Ionosphere）について解説] さんより：
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
図d： [バンアレン帯 | 天文学辞典] によれば、
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
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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：
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：
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：
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
図４：1月3日5時15分〜6日5時14分（UT）両観測点の波形
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：
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：
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：
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：
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：
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：
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！
