６月度その１４：磁気嵐と地磁気変動を考える時 ➡ 電離圏に東から西に向かう電場が存在する理由が私なりに分かりました！

電離圏には東から西へ向かう電場が存在する、について理由が分かりました（私なりにですが、、、）

ついてはご説明致したく

お付き合い頂けますよう、よろしくお願い申し上げます

まず、気象庁さん 地磁気観測所｜基礎知識｜空中電気 より

地球の大気中には、雷の放電などの電気に関係した現象が見られます。電気的な現象は雲の中だけではなく、晴天時でも大気中には電場が存在していることが知られています。これを空中電気または大気電場と呼んでいます。

ふむ・・・

地球表面はマイナスの電荷を帯びています。一方、上空の電離層はプラスの電荷で帯電しており、地球表面との間には約300kV（キロボルト）の電位差が保持されています。これは地球表面が（－）極、電離層が（＋）極であり、両電極の間の大気が誘電体（静電気作用を伝える絶縁体）として形成された、巨大なコンデンサーとなっています。

えッ、、、知りませんでしたッ！

大気中では太陽光等によってイオンが作られています。このため大気は完全な絶縁体ではなく電気が流れます。このまま放っておくと両極間の電位差は消失するはずですが、実際にはこの両極間の電位差はずっと維持されています。これを維持するためのメカニズムとして現在考えられている有力な説は、全地球上の雷活動が発電作用となり電離層と地球表面とを結ぶ地球規模の電気回路（グローバル・サーキット）を形成しているというものです。

図１：形成されるグローバル・サーキット

図１の説明は、まとめをご参照下さい

一方 大気電気学 - Wikipedia を見てみると

電離層と地球の間の電位差は雷雨により維持され、落雷により大気から地面に負電荷が供給される。

積乱雲内の氷とあられの衝突により、雷の生成に不可欠となる正電荷と負電荷の分離が雲の中で起こる。雷が最初にどのように形成されるかは議論の余地があり、科学者は大気の摂動（風、湿度、大気圧）から太陽風やエネルギー粒子の影響まで根本的な原因を研究している。 

とあります、雷雨と落雷がそんなに重要だったのですか

図２：By 英語版ウィキペディアのCitynoiseさんより

落雷の頻度（年間km²あたりの数）を示す世界地図（等積投影）。コンゴ民主共和国で最も頻繁に発生している。

北アフリカ、欧州、ロシア、カナダで落雷は少ないのですね、日本もそれほど多くはない

また海洋上でもそれなりに落雷はあるのですね

ですが、ペルー沖のエルニーニョ・ラニーニャ発生海域では落雷が少ない！

雷 - Wikipedia を見ると雷雲は上部が正に帯電し下部が負に帯電する、とあります

図３：

このgifを見る限り、落雷のあと地表は正に帯電しており図１の説明と一致しませんが、雷雲下部の負電荷と地表の正電荷の間で電位差がある程度以上大きくなると再び落雷する、とあります

まぁ電位差が解消されれば良し、としますか

まとめ：

分からない点が二つと分かった点が一つあります

１．図１は電離圏では東から西向きの電場が形成される事を説明する図ではないので、

マイナスに帯電した地表もプラスに帯電した電離圏も伝導性が良く電流をよく流すとすれば、赤い矢印の方向に電流は流れる、と理解出来ます

ですが、それですと図１の左落雷と右放電は逆でも良いのでは、と思えます

図１は左が東で右が西でなければならない、何かが私には必要なのです

そこで強引に考えたのが以下の相対論的説明です

地球は東向きに自転しており我々は地球上で図１を観測している

地表のマイナス荷電は我々と一緒に地球の自転方向である東向きに移動しているので、我々は我々と同スピードで移動するマイナス荷電からは電流を観測できない

一方、プラス荷電を有する電離圏は地球と一緒に自転はしていないで静止していると考えて良い、従って東に自転する我々が地球上から電離圏を見た時、プラス荷電は西向きに移動しており（取り残されており）電場が東から西向きに形成されているように我々からは見えるし、実際に形成されるのである

また地表のマイナス荷電は伝導性が良いので西側で放電された電流を東側へ移動させる事を全く妨げない

２．もう一つは図１に書かれてる電離層（＋）です

雷雲は上層がプラスで下層がマイナス、という事なのですが、雷雲の上層部を10kmとして電離圏のE層最下層90kmと比べて随分と距離があります

そもそも何故電離圏はプラスに帯電し地表はマイナスに帯電するのか、が分かっていません

これは単に私の調査不足、という事なのですが、、、調べんとイカンです

３．これは分かった点ですが、上記１にて地球の自転を前提として西向き電場が成立するので、リングカレントは地軸赤道上空を流れる事になります、磁気赤道上空ではなく

以上、お付き合い賜りまして誠にありがとう御座いました

感謝です m(_ _)m