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9 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ ミーノックMEAの地磁気変動3年間を調べ、GOES-17W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 ➡ ミーノックMEAの地磁気変動3年間を調べ、GOES-17W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

クールーKOUは1/3-6の波形データが開示されておらずスキップです、まだ不安定です

今回はミーノックMEAです、結果は意外なものでした!

 

 

ミーノックのあるカナダ・アルバータ州は恐竜化石の聖地で、ここで発見された(By ceasol from Edmonton, Canada)

カスモサウルス・ベリの化石です

 

 

 

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、

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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.ミーノックMEAとGOES-17W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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ミーノックMEA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.続いてミーノックMEA3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、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:

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最も集中するピークは、最小値側で、オタワOTTと同じです

 

 

3.GOES-17WとミーノックMEAの波形3日間FFT解析比較です

G17Wがグリーン、ミーノックMEAがマジェンダです、比較的平穏な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です、ミーノックMEAの初日には乱れが見えます

両者の時差は96分で、それを無視して同時に変動していますので、軽い磁気嵐があった可能性があります(どちらも真夜中ですが、磁気嵐時には地球全体が東西同時に変動しますので、昼間側で発生した軽い磁気嵐の影響を地球を周回して受けた可能性があります)

図4の波形よりG17W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の波形よりミーノックMEAのパワーFFTを取ると、

図6:

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であって、Idx7の周期12hが最大エネルギー周期となり、Idx4周期24h成分は極めて少ないです

図6のIdx4とIdx7成分の位相円グラフを取ると、Idx7成分が強いのでこれを0.2にて正規化し(Idx7はこれの5倍長という事)、

図7:

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ミーノックMEAにおいて、Idx4とIdx7は約31°の位相差で、オタワOTT約-170°とは全く異なった値です

 

元に戻り、図4の両波形をLT12時でマッチさせると(時差は96分)、

図8:

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となり、

図7の両波形にFFTを掛けてG17Wは周期24h成分(グリーン)のみ、ミーノックMEA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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何と、図8で逆相に見える原因は周期12h成分(マジェンダ)でした!

24h成分同士(グリーン vs オレンジ)は何と同相でした!⬅ しかし、こうも綺麗に同相になるとは、驚きです!⬅ 磁気嵐の影響でしょうか?

それでG17とミーノックMEAの24h成分の位相円グラフですが、ミーノック24h成分は極めて弱いのでG17を0.2にて正規化して示すと(G17はこれの5倍長という事)、

図10:

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となります!

図8のLT12マッチ後の24h基本波の位相差は:

G17-MEA=-3.92°

となって、これは基本波は完全に同相ですが、最も強いミーノックMEA12h成分が効いて実際には逆相に見えるケースです

これは観測点の12h成分も何らかの形で導入する必要がある事を示していますが、途中での変更はできないので、どうすれば良いかを考えながら、このまま続けます

果してビクトリアVICやフェアバンクス・カレッジCMOやホノルルHONがどう出るか?大いに興味の湧く所です

 

 

まとめ:

1.周期24h基本波の位相差によってのみでは同相逆相の程度が数値化できないケースが現れました!

2.ミーノックMEAでは12h成分を取り入れないと逆相を表現できません

しかし、急には変更できないので、ここはこのまま続けます

同相逆相が数値化できた所で、一体何になるのだ?という根本的な疑問もチラホラ湧いて来ますが、ま、今月はこのまま中央突破、進めます

 

 

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!