コーラス波が拍動するオーロラのビートを駆動

科学者は、夜明けに向かってオーロラで見られるかすかなちらつきの原因について、数十年前の理論を最終的に確認しました。

磁場が地球の夜間にピンチオフすると、荷電粒子が磁気圏に侵入し、最終的に電離層に雨が降ります。
NASA /ゴダード宇宙飛行センター-コンセプトイメージラボ

太陽の活動が低下して太陽黒点が少なくなると、太陽の極小期に近づいているかもしれませんが、それはオーロラが消えることを意味しません。 荷電粒子は常に太陽から流れ出ており、地球の磁場と相互作用しています。 そして、地球の夜側の磁場がピンチオフするたびに、 サブストームとして知られる電離層に向けてこれらの粒子の一部を撃ち落とし、オーロラを作り出します。

天文学者はサブストームがどのように機能するかを説明する優れた動作理論を持っていますが、詳細のすべてをまだ直接観察していません。 しかし、2017年3月27日、宇宙ステーションと地上ステーションは宇宙科学者に直接観測の機会を提供し、ノーザンライトの脈動相を説明する数十年前の理論を最終的に確認しました。

オーロラサブストームのフェーズ

運がよければ、アイスランドへの飛行機でいわゆるサブストーム全体をキャッチできます。 昨年10月、私は空と望遠鏡のツアーグループを率いるために飛んでいたので、それをしました。 私が最初に窓の外を見たとき、私は長く、アーチ型の輝きが単なる雲であると思い、眠りについた。 幸いなことに、私は1時間後に目を覚まし、「雲」が独特の緑の陰に明るくなったことを確認しました。この穏やかな始まりは、サブストームの最初の段階でした。

電子は磁力線に沿ってらせん状になって地球の電離層に到達し、そこで分子に衝突してオーロラを生成します。
NASA /ゴダード宇宙飛行センター-コンセプトイメージラボ

次の1時間かそこらを監視し続けると、グローはさらに動揺し、時々波紋のある複数の弧に分裂しました。 時々、列が弧から上向きに撃たれてから消えていきます。 これらの現象の磁気的性質は不気味な外観を与えました。サミ(北スカンジナビアの先住民)がどこでオーロラが霊界からのコミュニケーションを表すという考えを得たかを見ることができました。 これらのより突然の動きは、サブストームの第2段階の一部でした。

夜明けを見続けていたら、微妙な第3段階を垣間見たかもしれません。弧が消えていくと、太陽が地平線に上がってもゆっくりと光るパッチが残ることがあります。 これらは私たちが通常考えるようにオーロラではありませんが、真夜中の空を飾る波打つカーテンですが、それでも印象的です。 かすかなパッチは、空の数十から数百キロメートルをカバーでき、地球の磁気圏から断続的に雨が降っている電子でズキズキします。

脈動するオーロラを作成するものは何ですか?

笠原S(東京大学)と同僚は、2月15日の自然における後期のサブストームの直接観測を報告しています。 チームは、JAXAのERG宇宙船の宇宙ベースの観測と、カナダの全天オーロライメージャーの地上ベースの観測を組み合わせました。 この合成により、チームは宇宙の磁力線の周りを渦巻く電子を測定し、それらの線を地球の電離層にマッピングし、そこで電子が分子に衝突してオーロラを作り出しました。

観測は、電子がホイスラーモードコーラス波として知られているものを増幅していることを示しています 。 磁気圏で高いこれらの電波との相互作用は、電子のバーストを電離層に放出し、脈動するオーロラをもたらします。 これらの観察結果は、数十年前から存在していた理論を裏付けていますが、現在まで確認されていません。

「トリックは、地上と宇宙の観測を適切な時間と場所に並べることです」と、アリソン・ジェーンズ(アイオワ大学)を添付の意見書に書いています。 「脈動オーロラ生成の理論が開発されて以来、この偉業はオブザーバーを避けてきました。」

以下のビデオは、電子とコーラスの波の相互作用を視覚的に示しています。 コーラス波の音の例として、最初の20秒間は音をオンにしてください。VLFまたはELF無線周波数で波が発生し、オーロラを見るのと同じくらい不気味な聴覚を体験できます。