オーロラの話 NZLでのオーロラ 北海道 ミネソタ 2015年10月7日－8日 動画 • アラスカのオーロラ 磁場に関する基礎知識 磁場と磁力線 磁石の周りに、別の磁石を置くと力を受ける。こ のとき、磁石のまわりに「磁場（磁界）がある」と いう。磁石のN極が受ける力をつないだものを 磁力線というが、磁力線が磁場の様子を可視 化する。 磁石の性質 • N極とS極があるが、N極同士とS極同士は反 発し、N極とS極は引き合う。 • 磁場中に電線をおくとき、電線に電流を流す と電流は力をうける。力の向きはフレミングの 左手の法則により決まる。 具体的問題 荷電粒子も磁場で力を受ける • フレミングの左手の法則 • 電流とは、荷電粒子の運動のことであり、電流に対しての フレミングの左手の法則は、荷電粒子にも当てはまる。 ・粒子に対して http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/b2/63/6352jibakadenn. html 力 磁場中の荷電粒子 • 磁場中の荷電粒子は、磁場と速度に直交す る方向の力を受ける。そのため、直行する方 向を含む面内で円運動をする。 • 磁場と同方向の成分を持つ場合は、荷電粒 子は螺旋運動をする。 地球の磁場 太陽の影響受ける地球磁場 • 地球とは北極にS極、南極にN極がある巨大 な磁石と考えることができる。 • N極とS極は引き合うのでコンパスは北を指す。 • 地球の周りの磁場は、太陽から飛んでくる荷 電粒子（太陽風）、及び太陽による磁場の影 響を受けて、圧縮される。 • 太陽からの荷電粒子は磁場中で磁場方向に 垂直な方向に力を受ける。南北極上空では 螺旋運動をして地球に入る オーロラ • オーロラは英語では、aurora borealis（北極 光）あるいは、northern lightsと言う • 出現しやすい場所：緯度は65度を中心として およそ68度から70度のあたり • 日本は、最北部の北海道稚内が北緯45度 • ミネアポリスも、北緯45度位。 では、日本でもオーロラは見えるのか？ そもそもオーロラとは何か？ 太陽からの荷電粒子（１） • 太陽から飛んできた荷電粒子（多くは正の電 荷を持つ陽子）は、地球磁場で力を受ける • このため、地球へ直進してきた荷電粒子は、 飛ぶ方向を曲げられ、地上へ達する粒子の 数は減る • しかし、南極と北極上空では、粒子の速度と 磁場の方向が同じであるため、粒子は力を受 けない。そのため多くの荷電粒子が地上へ向 かう。 太陽からの荷電粒子（２） • 大気圏に入った荷電粒子は、窒素や酸素の 分子と衝突して、それらの分子にエネルギー を与えるため、それらは励起状態となる。 • 励起状態から、基底状態に落ちるときに光を 放出する。 • その光がオーロラと呼ばれている。 太陽からの粒子と地球粒子との衝突 オーロラの光 • 太陽からの粒子と衝突した地球大気中の窒 素分子や酸素分子は励起状態（エネルギー が多く不安定な状態）になる。 • 励起状態の分子は、エネルギーを光の形で 放出することにより安定状態にもどる。 • その光がオーロラとして見える オーロラとスペースシャトルは同じ高さ 太陽活動とオーロラ 太陽活動とオーロラ • 太陽活動が活発な時は、太陽の磁場が強い • 地球磁場は太陽磁場の影響をうけて強い • 宇宙線は、強い地球磁場により曲げられるた め、地球に入りにくい • 逆に、太陽活動が不活発な時は、宇宙線は 地球に入りやすい • そのようなときにはオーロラが数多く見える 太陽変動 • 太陽活動は活発な時と、不活発な時とを約 １１年起きに繰り返している。太陽変動という。 • 太陽活動が活発なときには黒点数が多い。 黒点数の変化から、太陽活動を知ることがｄ けいる。 • 黒点数の変化は、数百年前から記録されて いる。 • ２０１５年は、活発な時期を少し過ぎたあたり 太陽黒点数の変化 宇宙線 • 宇宙線とは宇宙を飛ぶ陽子等の粒子のこと • 起源により 1. 太陽宇宙線 2. 銀河宇宙線 がある。粒子の持つ運動エネルギーは、太陽 宇宙線は低く銀河宇宙線の方が高い • 太陽からはプラズマを噴き出している。磁場 も同時に太陽外へ伸びている 黒点が多いと太陽周りの磁場が強い 地球と太陽の磁場の様子 太陽活動と入射粒子数 オーロラを見るに良い時期 • 太陽活動のピークから数年後に、宇宙線起 源の入射粒子数がピークに達する。 • 現在は、２４ページを見ると、太陽活動のピー クから１年ほど経った時期。宇宙線由来の入 射粒子が多くなり始めるころ • オーロラが出やすい期間 • この数年を見逃すとまた１１年ほど待つ必要 あり オーロラ予報 http://www.swpc.noaa.gov/
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