オーロラを発動できる！磁気嵐は一体何によって起こるのでしょうか?

監査専門家：チャン・ミンジン

中国気象科学院博士

少し前に、中国科学院の国家宇宙科学センターが地球上で巨大な磁気嵐を検出したとニュースで報じられました。

この磁気嵐はどれくらいの大きさですか？これは第25太陽活動周期におけるこれまでで最も強い磁気嵐だ。その影響で、中国の新疆ウイグル自治区やモヘでも美しいオーロラが見られます。

出典：ニュース写真

実際、今年3月には大規模な磁気嵐がすでに報告されていました。磁気嵐が次々と発生すると、私たちの生活に何か影響があるのでしょうか？磁気嵐は一体何によって起こるのでしょうか?

近い将来、地球の磁場が逆転するという噂もあります。何が起こっているのか？真実とは何でしょうか？調べるために私について来てください。

磁気嵐とは何ですか？

この質問に詳しく答える前に、まず地球の磁気がどのように生成されるかを理解する必要があります。

地球の核は内核と外核の 2 つの部分で構成されています。内核は最も高温で固体です。外核は2番目に温度が低く、主に鉄とニッケルからなる大量の流体で満たされています。これらの流体は磁性を持ち、地球の自転と高温の影響を受けて対流運動を起こし、電磁誘導を引き起こして地磁気を生成します。

地球の磁気には少なくとも35億年の歴史があります。それは地球内部から宇宙まで広がり、地球の磁気圏を形成し、太陽風の侵入を阻止し、地球の大気と自然生態系を保護することができます。

地球の磁場の視覚効果の模式図。出典: NASA .磁気嵐は地球の磁場が世界規模で激しく乱れる現象です。特定の強度レベルがあります。 Dst 指数は研究における分類によく使用され、Kp 指数は実際の早期警報アプリケーションにおける分類に使用されます。 Kp 指数の最高値はレベル 9 で、これは非常に大規模な磁気嵐のレベルです。

地磁気嵐に関連する太陽爆発活動には、太陽フレアとコロナ質量放出の 2 種類があります。

太陽フレアは太陽の局所的な領域で起こる激しい爆発であり、強い閃光を生み出します。 GOES宇宙観測衛星が地球近傍で測定したピークX線フラックス（波長100～800ピコメートル）に応じて、太陽フレアはA、B、C、M、Xの5つのレベルに分類されます。各レベルはさらにレベル1～9（レベルXを除く）に分けられます。レベル X の現在の最高値は X-28 と記録されています。

太陽フレアが発生すると、短時間に大量のエネルギーが放出され、ガンマ線やX線などのさまざまな高エネルギー電磁放射線が発生します。これらの放射線が地球に到達すると、地球の電離層に影響を与え、磁場を妨害します。この過程で高エネルギーの荷電粒子も生成され、これも放射線干渉を引き起こします。

出典: 百度百科事典

コロナ質量放出（CME）は、太陽表面のコロナがコロナ物質とプラズマを惑星間空間に放出する現象です。

これらのコロナ物質とコロナホールの高速プラズマ物質は、秒速数百キロメートルの速度で地球の磁気圏に衝突し、磁気圏の大幅な圧縮と変形を引き起こし、その結果、地球の磁場に深刻な乱れが生じ、磁気嵐が発生します。

コロナ質量放出の源丨百度百科

つまり、太陽フレアとコロナ質量放出の複合的な影響により、深刻な磁気嵐が発生する可能性があります。冒頭のニュースで触れた超巨大磁気嵐は、M1.7のフレアとフルハローコロナ質量放出の組み合わせによって起こる現象です。

磁気嵐の影響

地球上で、磁気嵐の最も直接的な影響はオーロラです。

磁気嵐が発生すると、地磁気中の荷電粒子が磁力線に沿って地球の大気圏に入り、大気中の分子と原子の衝突を引き起こして「蛍光」の生成を促します。これが「オーロラ」と呼ばれる現象です。

2023年、ニュージーランド南島西海岸のフォックス氷河で南極光が観測される |新華社通信

オーロラは主に南極圏と北極圏付近に現れます。赤道に近ければ近いほど、緯度が低くなるほど、希少性は増します。荷電粒子流の強度が十分に大きく、地磁気の影響下で超大規模な地磁気嵐が発生した場合にのみ、中低緯度でオーロラが見られます。しかし、オーロラは現時点では正確に予測することはできません。北極圏や南極圏に10日間滞在しても、オーロラは見られないかもしれません。

オーロラは美しいですが、地磁気の乱れは多くの人間の活動、特に通信業界に悪影響を及ぼす可能性があります。

太陽フレア中に放出される電離放射線は地球の大気の電離層に干渉し、電離層のシンチレーションや電離層の遅延を引き起こし、無線通信や GPS ナビゲーションおよび測位システムに影響を与え、測位エラーや中断につながる可能性があります。

さらに、地磁気嵐は地上の電力網、石油パイプライン、その他の輸送経路に誘導電流を引き起こし、電力網の遮断などの事故を引き起こしやすくなります。たとえば、1989 年にカナダのケベック州で 12 時間にわたる大規模な停電が発生しましたが、これは地磁気嵐が原因でした。

磁気嵐は宇宙船の運用にも影響を及ぼす可能性があります。地磁気の乱れにより大気の密度が変化し、大気抵抗が増加して衛星、特に低軌道衛星の軌道高度が低下し、衛星の寿命が短くなります。

スカイラブ衛星は1973年に米国によって打ち上げられ、10年間運用される予定だった。しかし、磁気嵐が何度も発生したため、飛行抵抗が増加しました。わずか4年後、衛星は安定した状態を失い、1979年に大気圏に落下しました。

人工衛星出典：百度百科

地磁気嵐は、方向を感知するために地磁気に頼っている伝書鳩やカメなどの一部の動物の活動にも影響を及ぼす可能性があります。磁場が乱れると、その動きや移動経路が変わります。

では、磁気嵐の発生をタイムリーに検出する方法はあるのでしょうか?

磁気嵐警報方法

中国は2021年に同国初の太陽探査試験衛星「西和」を打ち上げた。同衛星は太陽の大気活動を観測し、地磁気嵐の早期警報を発して適時に予防措置を講じることができる。

Xihe 宇宙船には、Hɑ (水素アルファ) スペクトル線を検出し、太陽をスキャンして「写真を撮る」ことができる太陽 Hɑ イメージング分光計が搭載されています。 Hɑ スペクトル線は、下層大気における太陽活動に対する反応が最も強いスペクトル線です。太陽フレアの発生源の特徴を直感的に反映し、科学者が太陽フレアの物理的メカニズムを正しく把握するのに役立ちます。

「西河」スキャン画像出典丨国家宇宙局

太陽のスキャン画像を分析することで、科学者は太陽の噴火中の大気の温度や速度などの変化を理解し、太陽の噴火プロセスの完全な物理モデルを構築することができます。

2022年、Xiheは初めて太陽のHɑバンドスペクトルのスキャンに成功しました。現在、Xihe が太陽ディスク全体をスキャンするのにかかる時間はわずか 46 秒で、非常に効率的です。

さらに、国家宇宙天気監視・早期警報センターも、衛星軌道予測手法を専門に研究してきました。磁気嵐が衛星に与える影響を考慮することで、衛星予報を効率的かつ秩序正しく実行することができます。

磁気嵐がより頻繁に発生すると、地球の磁場に変化が生じるのではないかと懸念する人もいます。実際、地球の磁場は常に変化しています。平均して、地球の磁場の方向は 100 万年ごとに 4 ～ 5 回反転し、各反転は数千年から数万年続きます。

地球の磁場の模式図 出典: Baidu 百科事典

現時点では、地磁気逆転の原因を証明する明確な科学的研究は存在しない。

人類にとって、地磁気には未だ解明されていない秘密が数多く存在します。科学技術の継続的な進歩と発展により、近い将来、地磁気のベールを剥ぐことができるようになると信じています。