５月度その２７ 世界の北方磁場強度シリーズ ➡ バンアレン帯の形状を見て考察する！
世界の北方磁場強度シリーズ ➡ バンアレン帯の形状を見て考察する！
前回の記事が５月最終ですと申し上げながら、気になったバンアレン帯の形状を考察しました
ので、ご報告です
お付き合い頂ければ幸いです
まず、オゾン層と電離圏とバンアレン帯です
図a：成層圏オゾン層 [気象庁 | オゾン層とは]さんより
オゾン分布ピークは高度20〜30kmに当ります
図b：電離圏 [ユーザーガイド | 電離圏 | 宇宙天気予報] さんより：
密度X軸はLogスケールである事に注意！
Y軸は磁気赤道上空と思われます（但しブログ追加のGOES衛星は地軸赤道上空）
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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英文Wiki [Van Allen radiation belt - Wikipedia] より
アニメからスクショした画像に図cのコメントを加えると、
図１：バンアレン帯の断面図 By Van Allen Belts.orgv
こうなります！
地球半径は6,378kmです、イメージ化されていますので合わない部分もありますが、まずはこれで図cと対応しているとしてOKでしょう
ここで湧き上がる疑問は：
１．バンアレン帯は磁力線カーブに沿った形状をしており、磁力は磁気赤道上空で弱く両極で強いのだけれども、高緯度の両極で着地する磁束密度はそれなりに高くなっているのだろろうね？（確認の意味での疑問、赤い色はそれほど変わっているようには見えないが、、、）
２．特にバンアレン内帯を考えた時、高緯度で着地する内帯の磁力線上においては電離圏F/F2層を巻き込んで終わるのだろうか？
別の言い方をすれば、高緯度においてバンアレン内帯着地高緯度を越えてF/F2層は存在するのだろうか？
もっと別の言い方をすれば、電離圏F/F2層の形状はバンアレン内帯に包含されており、それを越えてハミ出る事はない？
３．高緯度における電離圏形状は別として、高緯度でも対流圏や成層圏はあるから（当たり前です）オゾン層はバンアレン内帯磁力線を横切って存在している、として大丈夫だろうか？
といった所です
バンアレン内帯を通過する磁力線がF/F2層を巻き込むとは、フェアバンクス・カレッジCMO着地磁力線の場合、
図２：フェアバンクス・カレッジCMO着地磁力線
ですから、磁気赤道上空_高度5,100kmというと図１より内帯電子ベルト最上部であり、この着地点である北緯64.9°辺りがF/F2層の最北端ではなかろうか？という疑問です
確認の為、foF2値マップを取ると、
図３：foF2値マップ_2022/5/30:01:30UT、CMO位置を示す
CMOでは5MHzレンジを示していますので、F/F2層がバンアレン内帯磁力線_着地点を両極の端（この場合は北端）である事はなさそうです
という事は、電離圏F/F2層の形状はバンアレン内帯に包含される事はなく、ハミ出しており独立に形状を維持している、として良さそうです
コメントバック：
Rio同志(id:ballooon)！その１
コメントありがとう御座います、感謝です
＞ヴァンアレン帯の動画がオーロラみたいですね？オーロラでもあるんでしたっけ？
そうです
バンアレン帯より遠方の夜間プラズマシートから降り注ぐプラズマ粒子がオーロラ原因ですが、バンアレン外帯を突き抜けますので区別できません（含まれます）
＞F2層との違いがよくわからないですね？
プラズマシート➡バンアレン外帯➡電離圏F層、と磁力線を同じにして舞い降りて来ている、として良いのではないでしょうか
＞電子で見分けることはできないですもんね(;・∀・)？
出来ません！
高エネルギーか低エネルギーかの区別しかないでしょう
電子と陽子の区別はありますが、これもオーロラ域ではエネルギーでどこまで区別出来るのか？でしょうね
今回は、疑問から図を通じて電離圏は高緯度でもそれなりに（5MHzは大きいのです）存在している事を確認した、という事です
あと、書きませんでしたが、内帯電子ベルトの粒子数（密度）をどの程度と見積もれば良いのか、が疑問として残ります
図cでは内帯電子ベルトが高度3,000kmを中心に存在する、とありますが、図１とか他の図では内帯電子ベルト見当たらないのです、ですが、これも追々分かってゆくでしょう
時間がかかります
６月もよろすくお願い致します
コメバック終わり
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！
来月もまたよろしくお願い申し上げます
