北京にオーロラ？ナビゲーション失敗？これらの「異常現象」はそれによって引き起こされるのでしょうか？

北京でオーロラが撮影されました！

12月1日夜、北京市懐柔区、門頭溝区などの天文愛好家がオーロラ現象を撮影し、#北京极光#が微博のホット検索リストのトップに躍り出て、ネットユーザーの間で大きな議論を巻き起こした。写真技術の登場以来、北京でオーロラ現象が大規模に記録されたのは今回が初めてであることは特筆に値する。

Weibo人気検索

これまで、オーロラは南極圏か北極圏付近でしか見られない、と多くの人が信じていました。しかし、ここ数日、黒龍江省北部、フルンボイル、内モンゴルなどを含む中国の多くの地域でオーロラが出現しています。

12月1日に北京で撮影されたオーロラ（撮影：Pu Shi）

オーロラの背後

オーロラはどのようにして形成されるのでしょうか?

長い間、オーロラの原因についてはさまざまな意見がありました。科学者が地上観測と衛星やロケットの観測を組み合わせて、オーロラの科学的説明を徐々に作り上げたのは 1960 年代になってからでした。

実際、オーロラの形成には、大気、磁場、太陽嵐などいくつかの要素が必要です。太陽嵐が地球の磁場に入ると、地球の磁場の影響を受けて、高エネルギー粒子が極地に向かって向きを変え、地球の北極と南極付近の高高度の上層大気中の原子と衝突して発光し、オーロラが発生します。

オーロラは地球だけでなく、木星や水星などの他の惑星でも観測できることは注目に値します。

火星のオーロラ

今年に入ってから、太陽活動が徐々に活発化している段階にあるため、我が国の北部ではオーロラが頻繁に見られるようになりました。太陽表面での噴火や爆発活動は、一般的に約 11 年の周期で起こります。 2019年12月は太陽活動サイクルの始まりであり、現在は太陽活動の上昇期にあります。現在の監視では、前回の太陽活動サイクルの上昇期と比較して、今回の上昇期の太陽フレア活動が著しく強くなっていることが示されています。

2023年以降、我が国の関連地域では数か月にわたって比較的大規模な地磁気活動が発生しています。今回のオーロラの観測も、比較的活発な太陽活動によって引き起こされた磁気嵐と深く関係している。

磁気嵐現象

磁気嵐は典型的な太陽の爆発活動です。コロナは太陽の大気の最外層であることは知られています。太陽が爆発すると、コロナ質量放出が発生します。 1 回の放出で、数億トンの太陽物質が毎秒数十万メートルの速度で太陽の表面から吹き飛ばされる可能性があります。同時に、太陽の強力な磁場エネルギーも運びます。これらが地球に衝突すると、地磁気の方向と大きさに変化が生じます。これを磁気嵐といいます。

磁気嵐はさまざまな影響を及ぼしますが、その一つは、地球の上層大気中の粒子の動きを活発化させ、最終的には熱によって大気が膨張し、高層宇宙へと広がることです。オーロラは実際には地磁気嵐の「副産物」にすぎません。

では、地磁気嵐は私たちにどのような影響を与えるのでしょうか?

清華大学天文学部の蔡正准教授は、地磁気嵐は美しく神秘的なオーロラをもたらすだけでなく、電波の伝播にも影響を与え、地上通信や衛星信号に干渉し、衛星航法システムの精度や携帯電話や衛星テレビの信号品質に影響を及ぼす可能性があると紹介した。また、電力伝送システムにも影響を与え、軌道上の衛星のデータ損失や機能障害を引き起こす可能性もあります。磁気嵐の際には放射線量が増加し、宇宙で活動する宇宙飛行士は通常、特別な防護措置を講じる必要がありますが、一般人の身体的健康にはほとんど影響がありません。

北京でのオーロラの出現

では、もともと高緯度地域でよく見られるオーロラが、なぜ北緯40度付近の北京にまで広がったのでしょうか。

実際、オーロラは主に高緯度で出現しますが、頻度は低くなりますが、中緯度や低緯度でも出現します。具体的な状況は、地理的な位置、気候条件、太陽活動の変化によって影響を受けます。

時には、赤道付近の低緯度でもオーロラが現れることがあります。この現象は「オーロラバースト」として知られています。このような状況は比較的まれですが、赤道に近いいくつかの国や地域では実際に記録されています。これは通常、太陽活動が特に活発なときに発生し、太陽風のエネルギーが赤道付近の磁場境界を越え、オーロラの視認範囲が低緯度まで広がります。

我が国で観測されるオーロラのほとんどは赤色です。何故ですか？

人間によるオーロラ観測の模式図

人間によるオーロラの観測の模式図を見ると、ほとんどのオーロラが地球から90～400キロメートル上空に集中していることもわかります。高度300キロメートル以上のオーロラは主に明るい赤色、200〜300キロメートルでは主に暗い赤色、100〜200キロメートルでは主に緑色、100キロメートル以下では青、紫、または複数の色が混ざった色になります。

地球の表面は一定の曲率を持っているため、地球自体が遠くの物体の一部を遮ってしまいます。観測地点がオーロラから遠すぎると、より高い高度でしか赤いオーロラを見ることができません。そのため、中国で見られるオーロラはほとんどが赤色ですが、北極圏内で見られるオーロラはほとんどが緑色です。

今後数か月から 1、2 年の間は太陽活動が依然としてピークにあるため、再び地球に美しいオーロラが訪れるのを見ることができるかもしれないことは特筆に値します。