オーロラについて

質問

オーロラの発生原理について詳しく教えてください。

回答No.3

starflora · ベストアンサー

オーロラの発生機構（特に、その維持機構）は、かなり難しい処もあり、最近（１９７０年代以降の人工衛星での観測）になって、ようやく機構が分かって来ました。従って、詳細にというと、かなり難しい話になって来ますす、わたしもよく分かりません（これは、オーロラが持続的に見えるのは、何かの発電作用だと考えられ、地球高空で、そういう発電が行われているためです）。

　　ここでは、簡単に、しかし、理解できるように詳しく説明します。オーロラの発生には、三つの条件が必要です。「太陽風、惑星磁場、大気」です。この三つが揃っていると、オーロラが発生します。太陽系のなかには、太陽風が何時も吹いていますから、太陽系のなかの惑星には、地球以外にもオーロラがあると考えられます。実際、木星、土星、天王星などには、オーロラがあることが、宇宙探査で確認できました。火星、金星は、大気があっても、磁場が弱く、オーロラが発生するには足りないので、これらの惑星には、オーロラはないそうです。

　　オーロラは何故光っているのかということです。これは、ネオンサインのネオンが光っているのと同じ原理です。多少違いますが、蛍光灯が光っているのも、「基本原理」からすると、オーロラの光と似ています。ネオンサインは、真空のガラスのチューブのなかに、ネオン原子が入っています。そして、このチューブの両端に、高い電圧をかけると、チューブの真空のなかで、電極から、電子が飛び出し、電子はネオンの原子にぶつかり、ネオンにエネルギーを与えます。これを「励起現象」と言います。普通、励起された原子は、「光」の形で吸収したエネルギーを放出し、元に戻ります。この時、放出された光が、ネオンサインのあの耀く光であり、あの色々な色なのです（ネオン原子以外の原子だと、違う色が出ます）。

　　蛍光灯が光るのもよく似ています。蛍光灯のなかは真空になっていて、両端に電気を加えると、真空の蛍光管のなかで、電子が電極から放出され流れます。この電子が、蛍光管の内側に塗られている「蛍光物質」に吸収され、同じように励起しれ、光を放出します。この「光」で、蛍光灯は耀いているのです。

　　オーロラの場合は、太陽からは、色々な高いエネルギーの荷電粒子や放射線が地球には訪れています。こういう高いエネルギーの荷電粒子は、電子や陽子なのです。太陽からは、こういう粒子が何時でも放出されていて、太陽系のなかを、ずっと流れているので、これを、「太陽風」とも呼びます。太陽から、電子や陽子の粒子の「風」が、まわりの空間、太陽系のなかに放射され、吹いているという感じです。

　　この太陽風のなかの電子や陽子が、北極や南極近くの高空に近づくと、地球の磁場の影響を受けます。オーロラが、流星のように瞬間光るのではなく、ずっと光っており、また襞やカーテンのように見えるのは、地球の磁場との関係ですし、磁場がないと、太陽風が吹いてきても、オーロラは発生しません。

　　地球高空の大気の分子に太陽風のなかの電子や陽子が衝突し、励起させ、そして光を放っているのですが、持続的にカーテンのような形で光って見えるのは、太陽風を受けて、これを電気の流れに変えている機構が、高空数百キロから百キロ当たりにあるとされます。太陽風が電気に変えられ、この電気が、間接的にオーロラが光ることを維持しています。また、電気は、地球の磁場の向きと平行に発生するので（注）、北極（正確には、磁北極と言い、大きな磁石としての地球で、ちょうど、磁石が指す北の方向が、磁北極で、これは地球の回転の北極とは違います）に近いところでは、磁場の線が垂直か、それに近い形なので磁場の線に沿って電気が起こり、オーロラは、こういう磁場の線に沿った光の集まりになり、たくさん集まって、高いところから低いところまで連続し、カーテンのように見えます。赤道付近には、オーロラはできませんが、もしできた場合、磁場の線が、地表と平行になっているので、オーロラは、カーテンというより、布を上に広げたように見えるはずです。

　　　（注）電気が発生する場所あ、磁力線に沿っているということで、電気の流れ、または電場の向きが、磁力線に平行という意味ではありません。

　　オーロラは、北極（磁北極）や南極（磁南極）近くで見え、緯度が低い場合見えません。この理由は、太陽風などを遮っている、ヴァン・アレン帯が、これらのあたりでは、強く働くからです。

　　オーロラの色々な色は、太陽風に含まれる粒子が、空気のなかのどういう分子と衝突するかや、粒子がどれぐらいの大きさのエネルギーを持っているかで、色が決まって来ます。色々に見えるのは、色々あるからです。オーロラは、高さ百キロから数百キロで光っています。

　　また、太陽嵐、磁気嵐というものがあり、この時、太陽の活動は普段より激しくなり、強い、量の多い、荷電粒子などが太陽から訪れます。これによって、地球の電離層が攪乱され、電離層を利用している、無線通信が混乱したり、繋がらなくなったりしますが、この時、オーロラは、大きく、明るく、華麗になり、普段は見えない、低い緯度の場所、例えば、日本列島の北の方でも見えることがあります。

参考URL：

http://www.tdk.co.jp/tjdad01/dad00017.htm

お礼

ありがとうございました。なんとなくわかりました。ホームページも参考になりました。

回答No.4

masata5

確かに大元は太陽から、磁場を伴って流れてくるプラズマの流れ、つまり太陽風ですが、
そのプラズマがそのままやってきてオーロラを作っているいるわけではありませんね。

ここは地球電磁気・地球惑星圏学会(http://www.kurasc.kyoto-u.ac.jp/sgepss/)の
分野紹介のページにある専門家による下記のページの解説をご覧になるのが宜しいでしょう。

参考URL：

http://130.54.58.249/sgeweb/kyoiku/II-04/aurora.html

回答No.2

noname#21649

太陽風が大気にぶつかり．空気がれいきして．発光する
と記憶しています。

回答No.1

serotonin

オーロラ　　　（01-01-14）

オーロラで、検索して、とりあえず、色々見てみて下さい。