オーロラってなんだろう？

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  オーロラって、とってもきれいだよね。どうやって光っているの？

   

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  オーロラは、地球の大気と宇宙との境目で起きている電気的な現象なんだよ。キロボルトという乾電池数千〜1万個分以上の高い電圧で、高いエネルギー状態にまで加速された電子が、高度100キロメートルよりも高い、薄い薄い大気の中にある原子や分子にぶつかることで光っているんだよ。

   
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  へー。そんな高いところにも大気があるんだ！どうしてオーロラはアラスカとか、北欧とか、寒いところじゃないと見られないの？

   
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  寒いからオーロラが見えるわけではないんだよ。オーロラは、寒さとは関係なく、地磁気の緯度が60度から70度くらいのところで光っているんだ。オーロラの見えやすいところが輪になっていることから、オーロラオーバルと呼ばれているんだよ。

   
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  緯度が関係してたんだ！じゃあ、南半球でもオーロラは見えるってこと？

   
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  そのとおり！南極大陸にある日本の昭和基地は、ちょうど南半球のオーロラオーバルの真下だから、むかしからオーロラの観測が続けられているんだね。

   
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  そうなんだね。でも、どうして地磁気緯度が60度から70度なの？

   
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  そうだね。そこで輪になって光っているなんて不思議だよね。この場所は、オーロラの源になる、エネルギーの高い電子を作り出すための宇宙の電力が伝わってくる場所を表しているんだ。

   
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  宇宙の電力って？？

   
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  太陽からは、「太陽風」という100万度くらいの灼熱のプラズマの風が、時速100万キロメートル以上という猛スピードで吹きだしているって聞いたことがあるかな？

   
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  うん、なんとなく。

   

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  その太陽風が、地球のまわりでも猛スピードで流れている。地球のまわりには、地磁気がつくる磁気圏と呼ばれるバリアがあって、そこで太陽風とのせめぎあいがあって電力が出来ているんだ。そのせめぎあいの発電場所から宇宙の電力が伝わってくるのが、ちょうど地磁気緯度が60度から70度くらいのところに対応しているんだよ。逆にいうと、地磁気がないと電力ができないからオーロラも光らないんだ。

   
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  地上で電気を作ること自体、とても大変なことなのに、宇宙で電気がつくられるなんて！宇宙で出来た電力が伝わってきてオーロラが光るんだね。この間、お父さんに「オーロラは、太陽風のプラズマが磁力線に沿って大気に降ってくることで光る」と教えてもらったんだけど、どっちが正しいのかな。

   
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  あれ、そのお父さんの説明は、ちょっと変じゃないかな。まず、地球は強力な磁気圏に守られているので、太陽風のプラズマがそのまま大気まで降って来ることはないんだ。それに万が一、太陽風のプラズマが大気にそのまま降ってきたとしても、エネルギーが低すぎて普通のオーロラは光らないんだよ。

   
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  へー。お父さんの言ったことも一理あるはずだと僕は思うんだけど。だって、オーロラの源になる電子がどこから来るのかは、やっぱりとっても気になるよ。

   
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  そうだね！スプライトくんは将来すごい科学者になれるかも。それは「電力の伝送」と「物質の輸送」という2つの重要な側面を、うまく言い表しているよ。そして、この2つの側面は切り離せない関係にあることがわかってくる。それに実際、オーロラが光る仕組みは、全部わかったわけではなくて、まだまだ不思議なことがたくさんあって、最先端の研究が続けられているんだよ。

   

研究者たちを魅了する3つのオーロラ・ミステリー

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  オーロラ科学の中でも難問中の難問として、今も解明に向けて最先端の研究がされている3つの不思議があるんだよ。さらに詳しく調べたい人は、以下のページもチェックしてみてね。

   

不思議１：「なぜオーロラを光らせるほど高いエネルギーの電子が出来るのか？」
これは、「電力の輸送」と関係しています。太陽風による発電機構とオーロラ加速域の形成問題について詳しく紹介します。

不思議２：「なぜ磁気圏の中に太陽風のプラズマが入って来られるのか？」
これは、「物質の輸送」と関係しています。プラズマの不安定性やリコネクションについて紹介します。

不思議３：「なぜオーロラ爆発が発生するのか？」
オーロラ爆発の仕組みが全てわかれば、磁気圏物理学の残された問題はほとんど全部解決してしまうと言ってもいいほど究極の難問です。太陽フレアとの共通点についても紹介します。