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{{参照方法|date=2012年2月}}
[[ファイル:Polarlicht 2.jpg|thumb|250px|[[アラスカ]]のオーロラ]]
[[ファイル:Red and green auror.JPG|thumb|250px|[[フェアバンクス]]のオーロラ]]▼
[[ファイル:Aurora 1 in Kiruna.JPG|thumb|250px|[[キルナ]]のオーロラ]]▼
▲名称は[[ローマ神話]]の暁の女神[[アウロラ]]（Aurora）に由来する。北極近辺ではnorthern lights、南極近辺ではsouthern lightsとも呼ばれる。明るさは[[レイリー (単位)|レイリー]]で表され、通常は数キロ〜数十キロレイリー、明るいもので百キロレイリー以上になる。日本本土で見られる確率が非常に少ない現象であるが、日本語（和語）では古来「赤気（せっき）」と呼ばれてきた。[[北欧神話]]においてオーロラは、夜空を駆ける[[ワルキューレ]]たちの甲冑の輝きだとされる。
== 発生の原理 ==
[[ファイル:Magnetosphere schematic.jpg|thumb|地球の夜側にプラズマシートが形成される]]
[[太陽]]からは「[[太陽風]]」と呼ばれる[[プラズマ]]の流れが常に吹きつけており、これにより[[磁気圏|地球の磁気圏]]は太陽とは反対方向、つまり地球の夜側へと吹き流されている。太陽から放出されたプラズマは[[地磁気|地球磁場]]と相互作用し、複雑な浸入過程を経て磁気圏内の夜側に広がる「[[プラズマシート]]」と呼ばれる領域を中心にたまる。このプラズマシート中のプラズマが何らかのきっかけで磁力線にそって加速し、地球[[大気]]（[[電離層]]）へ高速で降下することがある。大気中の粒子と衝突すると、大気粒子が一旦[[励起状態]]になり、それが元の状態に戻るときに[[発光]]する。これがオーロラである<ref>[[#神沼|神沼pp.144-145]]</ref><ref>[[#上出|上出pp.42-45]]</ref>発光の原理だけならばオーロラは、[[蛍光灯]]や[[ネオンサイン]]と同じである<ref>[[#上出|上出p.45]]</ref>。プラズマシートが地球の夜側に形成されるため、オーロラは基本的に夜間にのみ出現するものである。しかし昼間にもわずかながら出現することがある<ref>[[#上出|上出pp.44]]</ref>。なぜプラズマが地球の磁力圏に入り込むのか、なぜプラズマが特定の部分にたまるのか、なぜ加速するのか、なぜ磁力線にそって高速で極域へ向かって降下するのかなど、発生原理の肝要な部分については未だ統一した見解は出されていない<ref>[[#上出|上出pp.45-46]]</ref>。
オーロラの活動が活発になるには2つの原因がある。一つは太陽フレアという突発的な爆発現象、一つはコロナホールという高速の太陽風が噴出する場所が生成されることである。太陽フレアは黒点の数と関係があり、およそ11年ごとに活発になる。コロナホールは数ヶ月の間細く長く続く噴出箇所で、太陽の自転周期を計算するだけでオーロラの活動の予測ができる。また黒点周期の後半に多く生成される<ref>[[#上出|上出 pp.87-89]]</ref>。これらのことから各旅行社は黒点周期の11年ごとに「オーロラの当たり年」「オーロラ最盛期」などとしてオーロラツアーを組むことがよくある<ref>[http://skygate.weblogs.jp/blog/2012/02/111-431d.html 今年は11年に1度の当たり年 最高のオーロラと出会うイエローナイフの旅] スカイゲートスタッフ旅行記 2012年4月17日閲覧</ref><ref name="yusen">[http://www.ytk.co.jp/tabiyujin_hike/newinfo_aurora.html オーロラの誘い] 郵船トラベル 2012年4月17日閲覧</ref><ref>[[#上出|上出 p.85]]</ref>。確かにオーロラの活動と太陽の活動は連動しているものの、実際には11年ごとのピークを逃しても活発なオーロラが出現することがあり、たとえ黒点の数がゼロになっても太陽にコロナがある限り太陽風は吹き、オーロラは出現する<ref>[[#上出|上出 p.87]]</ref>。
オーロラが突如として一気に広がる現象をブレイクアップという<ref>[[#上出|上出p.47]]</ref>。日本語ではオーロラ爆発とも訳される<ref>[http://www.nationalgeographic.co.jp/news/news_article.php?file_id=2012032806&expand アラスカ北極圏でオーロラ爆発] ナショナルジオグラフィック ニュース 2012年4月16日閲覧</ref>。空から突然光が噴出し全天に広がり、色や形の変化が数分間続く。このブレイクアップに関しても、発生原因や発生過程などはあまり良くわかっていない<ref>[[#上出|上出pp.48-49]]</ref>。
▲[[ファイル:Red and green auror.JPG|thumb|250px|[[フェアバンクス]]のオーロラ。上部は赤、下のほうは緑になっている。]]
[[File:Virmalised ,aurora borealis.jpg|thumb|珍しい紫のオーロラ]]
オーロラの色は、宇宙からの粒子が大気に衝突する際に''何の成分''に当たったかだけではなく、どれくらいの''高度''で、どれくらいの''頻度''で、どれくらいの''時間をかけて''衝突し、どれくらいの''エネルギー''を与えられて励起し、''どの基底状態''に戻ったのか、など様々な要素が複雑にからみ合って決まる<ref>[[#上出|上出 p.113]]</ref>。更に、励起する際に原子軌道から跳ね飛ばされた電子（二次電子）が別の原子を励起して別の色を出すこともあれば<ref>[[#上出|上出 p.117]]</ref>、太陽光から特定の波長のみ吸収して（共鳴散乱）起きるオーロラがあるという説もある<ref>[[#上出|上出 p.116]]</ref>。
しかし実際には観測される色と出現する高度にはおおまかに相関関係がある<ref>[[#上出|上出 pp.114-117]]</ref><ref>[[#神沼|神沼 pp.146-147]]</ref>。
*高度およそ150から200キロメートル以上では大気の密度が低いため、エネルギーの小さい電子でも酸素原子を励起させることができる。酸素原子はすこし励起して波長630ナノメートルの光を出す。人の目には赤く見える。
*高度およそ100から150キロメートルでは大気の密度が高く、エネルギーの大きい電子でないと酸素原子を励起させられない。酸素原子は大いに励起してより波長の短い557.7ナノメートルの光を出す。人の目には緑色や緑白色に見える。高緯度地域ではたいていこの色のオーロラが見られる。
*高度およそ90から100キロメートルまで到達するにはよほどオーロラ活動が強くなくてはならない。この高度では酸素よりも窒素のほうが多いため、窒素原子が励起して585.4ナノメートルの光を出す。人の目には緑色のオーロラのカーテンの縁に、ピンクまたは赤紫のフリルが附属しているように見える。
*緑色のオーロラが出るくらいの高度にある窒素分子が、入射してきた電子によりイオン化され、励起・発光すると301.4ナノメートル近辺（青）と427.8ナノメートル近辺（紫）の光をだす。どちらもオーロラの色に幅がある。<ref>特に紫色のオーロラは、発光するためのシークエンスが複雑だったり、人間の目が不得手な波長だったりすることから、ミク癌で観測できることは非常に珍しい。上出 p.116</ref>
このように降り込む粒子のエネルギーが高いほど、平均的なオーロラの発光高度は低くなる。太陽活動現象に伴う[[磁気嵐]]により、たまに日本や中国、西欧のような低緯度地方でも赤いオーロラが観測されることがある。これは[[磁気嵐]]によって磁力線が低緯度側にふれることや、中低緯度地域になると地球の丸みのために上部の赤いオーロラしか見えないことなどと関係がある<ref name="kamide80">[[#上出|上出 p.80]]</ref>。
オーロラ領域から観測されるのは[[可視光]]だけではなく、[[紫外線]]や[[赤外線]]<ref>[[#上出|上出 p.110]]</ref>、「[[AKR]]」と呼ばれる[[キロメートル波|km帯の電波]]など様々な波長の[[電磁波]]が存在する<ref>AKRに関しては太陽の活動が強くなるほどAKRが弱くなるという相関関係があり、未だ原因が解明されていない[http://www.rish.kyoto-u.ac.jp/wave/wave01/WAVE01-02.pdf オーロラキロメートル電波の太陽活動依存性] 熊本篤志、小野高幸(東北大理)、大家 寛(福井工大) 2012年4月15日閲覧 </ref>。
==オーロラの見られる場所==
{{multiple image
| image1 = Map auroral oval mostly canada.png
| width1 = 150
| caption1 = 北半球のオーロラオーバルは[[北磁極]]を中心とする楕円である。
| image2 = Aurora australis 20050911.jpg
| width2 = 150
}}
[[File:Aurora Saturn.jpg|thumb|right|[[ハッブル宇宙望遠鏡]]が捉えた土星のオーロラ。地球以外の惑星でも、南北に同じ様なオーロラが現れる。オーロラの画像は紫外線、土星本体は可視光で撮影されている。]]
カナダの[[イエローナイフ]]やユーコン準州の[[ドーソンシティ]]、アラスカの[[フェアバンクス]]、スウェーデンの[[キルナ]]がオーロラがよく見られる場所として有名で、多くの観光客や写真家が訪れる。南極の[[昭和基地]]でもオーロラがよく見られ、観測が行われている。▼
オーロラは地球の南北で同じような形態（色や形）で発生することが知られている。これは同一の磁力線に沿ってオーロラを起こす粒子が同時に降下するからである<ref>[[#神沼|神沼p.150]]</ref>。このように同じ磁力線で繋がっている地点を南北共役点という<ref>[[#上出|上出p.61]]</ref>。日本の昭和基地の南北共役点は[[アイスランド]]にあり、1980年代には[[アイスランド大学]]と協力して昭和基地とアイスランドでの同時観測を開始した。結果、同じような形態のオーロラを観測することもあったが、時には形態の異なるオーロラを観測することもあった。南北共役点でなぜ違うオーロラが発生することもあるのかについては、未だ解明されていない。<ref>[[#神沼|神p.150]]</ref>。
オーロラは地球に限らず、これまで[[火星]]<ref>[http://www.universetoday.com/am/publish/mars_express_aurorae.html?1722006]</ref>や
=== 日本国内での観測 ===
稀ではあるが日本でもオーロラを観測出来ることがある。太陽の活動が活発な時期には北海道や本州北部で、肉眼では観測しづらいほど弱光ながらも、赤いオーロラが出現する<ref>[http://stdb2.stelab.nagoya-u.ac.jp/div2/project.html#LL_AR 低緯度オーロラの研究] 名古屋大学太陽地球環境研究所電磁気圏環境部門 2012年4月15日閲覧</ref>。北の空を染める赤いオーロラを見た住民が山火事と勘違いして消防車が出動した記録もある<ref>[[#上出|上出p.79]]</ref>。[[1958年]][[2月11日]]には[[北陸]]から[[関東]]にかけて、さらに[[1770年]][[9月17日]]には[[長崎]]でも観測されたという記録が残っている<ref name="NAO News">[http://www.astroarts.co.jp/news/2003/10/30nao680/index-j.shtml 日本でも赤いオーロラが見られた！] NAOニュース 2012年4月15日閲覧</ref>。
見られる確率が非常に少ない現象ではあるが日本語（和語）では古来「赤気（せっき）」という名前がついていた<ref name="NAO News" />。最古の記述は[[日本書紀]]まで遡り、[[推古天皇]]統治時代の[[620年]]に、「天に赤気があり、その形は雉の雄に似ていた。長さは一丈（約3.8 m）あまりであった」という記録が残っている<ref name="kamide78">[[#上出|上出p.78]]</ref>。[[藤原定家]]の[[明月記]]にも、「北の空から赤気が迫ってきた。その中に白い箇所が５ヶ所ほどあり、筋も見られる。恐ろしいことだ。」と、オーロラに推定される記録が残されている<ref name="kamide78" />。
== 観測の歴史 ==
オーロラという名称は[[ローマ神話]]の暁の女神[[アウロラ]]（Aurora）に由来する。名付け親はイタリアのガリレオ・ガリレイという説が有力である<ref>[[#上出|上出pp.27-28]]</ref><ref>[http://www.nationalgeographic.co.jp/special/aurora/ オーロラ特集] ナショナルジオグラフィック 2012年4月17日閲覧</ref>。[[北欧神話]]においてオーロラは、夜空を駆ける[[ワルキューレ]]たちの甲冑の輝きだとされる<ref>[http://www.mythbiblio.com/category/scandinavian_myth/valkyria/index.html ヴァルキューレ(ヴァルキリー)] 神話用語辞典 2012年4月17日閲覧</ref><ref name="yusen" />。
前述のとおり、中国や西欧ほどの緯度ではオーロラの活動が活発な時に赤いオーロラが見える。古代中国ではオーロラは天に住む赤い龍に見立てられ<ref name="kamide25">[[#上出|上出p.25]]</ref>、政治の大変革や不吉なことの前触れであると信じられていた。
この他にも古代中国には赤い蛇のような体を持ち、体長が千里におよぶとされる[[燭陰]]という神がいた<ref name="sengaikyo">{{Cite book|和書|author=高馬三良訳|title=[[山海経]] 中国古代の神話世界|year=1994|publisher=[[平凡社]]|series=平凡社ライブラリー|isbn=978-4-582-76034-7|pages=126頁}}</ref>。中国の神話学者・何新は、燭陰は大地の最北極に住み、[[オーロラ]]が神格化されたものが燭陰ではないかと論証している。その一方で中国の考古学者・徐明龍は燭陰を、[[中国神話]]の神である[[祝融]]と同一神であるとし、[[太陽神]]、[[火炎崇拝|火神]]ではないかと述べている<ref>{{Cite book|和書|author=[[多田克己]]|title=百鬼解読|year=2006|publisher=[[講談社]]|series=[[講談社文庫]]|isbn=978-4-06-275484-2|pages=237-243頁}}</ref>。
中世ヨーロッパでも、赤いオーロラから血を連想し、災害や戦争の前触れ、あるいは神の怒りであると解釈していた<ref name="kamide25" />。[[リヒャルト・ワーグナー]]の[[ニーベルングの指環]]の四作目[[神々の黄昏 (楽劇)|神々の黄昏]]のラストシーンの天上の炎上は赤いオーロラのことを表していると言われている<ref>[[#上出|上出p.26]]</ref>。北欧ではオーロラにより死者の世界と生者の世界が結びついている、と信じている人が未だにおり<ref>[[#上出|上出p.24]]</ref>、またエスキモーの伝説では、生前の行いが良かった人は死後、オーロラの国（実質的に天国のこと）へ旅立つということになっている<ref>[[#上出|上出p.27]]</ref>
近現代に両極を探検した人々がオーロラを記録に残し始めた。日本へは1934年に開始された南極海の捕鯨により、オーロラとして紹介され始めた<ref>[[#神沼|神沼p.141]]</ref>。
== オーロラの分類 ==
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また極冠域オーロラは、太陽風中の[[惑星間空間磁場]]の急激な変化によりプラズマシートの形状が変形して現れる。このようにプラズマ粒子の[[電磁流体力学]]的な振る舞いにより、極域オーロラの活動や活動域は地球磁気圏内の構造や物理過程と直結している。
▲==オーロラの見られる場所==
▲[[ファイル:Aurora australis 20050911.jpg|thumb|right|宇宙から見た南極付近のオーロラ（背景の地球は合成）]]
▲オーロラは[[南極]]と[[北極]]においてほぼ対称的に発生する。また完全な極点近傍ではあまり発生せず、[[緯度]]が大体65度から80度の、地球の[[磁極]]を取り巻くドーナツ状の領域に高頻度で発生する。この領域を「オーロラオーバル（オーロラベルト）」と呼ぶ。オーロラがこの領域でよく発生するのは、オーロラ発光の原因である[[プラズマ]]粒子がほぼ[[磁力線]]に沿って動くという性質を持っていることと関係している。プラズマ粒子がその主要な供給源であるプラズマシートから地球電離層まで磁力線に沿って進入すると、このドーナツ上の領域にたどり着くため、そこでオーロラが発光しやすいのである。
▲カナダの[[イエローナイフ]]やユーコン準州の[[ドーソンシティ]]、アラスカの[[フェアバンクス]]、スウェーデンの[[キルナ]]がオーロラがよく見られる場所として有名で、多くの観光客や写真家が訪れる。南極の[[昭和基地]]でもオーロラがよく見られ、観測が行われている。
▲オーロラは地球に限らず、これまで[[火星]]<ref>[http://www.universetoday.com/am/publish/mars_express_aurorae.html?1722006]</ref>や[[金星]]、[[木星]]、[[土星]]、[[天王星]]、[[海王星]]でも観測されていて、大気と[[固有磁場]]をもつ[[惑星]]の普遍的な現象であると言われている。
== オーロラの音 ==
▲[[ファイル:Aurora 1 in Kiruna.JPG|thumb|250px|[[キルナ]]のオーロラ]]
[[磁気嵐]]のときに現れるような強いオーロラがまれに音を発したという話が古くより数多く存在しており<ref name="Silverman1973">{{cite journal
| first=S.M. | last=Silverman
53 ⟶ 82行目:
| work=Auroral Sounds
| accessdate=2011-02-27
}}</ref>、その実在をめぐって議論が行われている。 この'''オーロラの音''' (auroral sound) は聞こえるとしても非常にまれであり、強いオーロラが出ても何も聞こえないことも多い。 また同時に多くの人が聞いた例もあれば、隣同士にいて一方にしか聞こえなかった例もある。 多くの体験者はこの音がその眼に見えるオーロラの動きと同調して変化すると主張しており音波の伝播による時間遅れはほとんどみられない。 音は衣ずれにしばしば例えられる「シュー」といったノイズ
すでにローマ時代の[[タキトゥス]]の『[[ゲルマニア (書物)|ゲルマニア]]』にも、それを表しているともされる記述があるが<ref name="Rouse1881">{{cite journal
72 ⟶ 101行目:
| volume=84 | pages=373 382
| url=http://adsabs.harvard.edu/abs/1990JRASC..84..373K
}}</ref>。 この音に対しては、主観的現象であるとするものや外界の物理的実在であるとするもの、またオーロラが何らかの係わりをもつとするものや関係のない音とするものなど、さまざまな説が提出されてきた。 しかし現在でも原因ははっきりしておらず、装置で記録された明確な証拠も得られていない<ref>[[#上出|上出 p.83]]</ref>。
例えば、ヒトの耳ではいつでも小さな[[耳鳴り]]がしているが、静寂の中でこうした音に気づくだけだとする説が古くからある<ref name="Vaivads-Theories">{{cite web
187 ⟶ 216行目:
== オーロラ写真撮影 ==
== 脚注 ==
194 ⟶ 223行目:
== 参考文献 ==
*{{Cite book|和書|author=[[上出洋介]]|year=2010|title=人はなぜオーロラにひかれるのか オーロラの科学|publisher=誠文堂新光社|isbn=978-4416210253|ref=上出}}
*{{Cite book|和書|author=[[神沼克伊]]|year=2009|title=地球環境を映す鏡 南極の科学 氷に覆われた大陸のすべて|publisher=講談社|isbn=978-4062576598|ref=神沼}}
== 関連項目 ==
{{Commonscat|
* [[太陽嵐]]
* [[ガンマ線バースト]]
204 ⟶ 234行目:
* [[クリスチャン・ビルケランド]]
* [[蛍光]]
* [[オーロラソース]]▼
* [[高周波活性オーロラ調査プログラム]]
▲* [[オーロラソース]]
* [[道の駅オーロラタウン93りくべつ]]
== 外部リンク ==
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