オーロラの研究から、地球圏宇宙空間の謎に迫る

太陽と地球の間には何がある？

空を見上げると、太陽があり、雲が浮かんでいます。地球の近くにある雲と、ずっと遠くにある太陽との間は、いったいどうなっているのでしょうか。雲と太陽との間には何も存在しないように思えますが、実はダイナミックなことが起きています。
地球と太陽との間の宇宙空間で起こっている現象を物理学的にとらえて研究するのが「太陽地球系物理学」です。この領域で唯一目に見える現象はオーロラです。オーロラを詳しく調べると、地球周辺の宇宙空間で起こっているいろいろなことがわかってきます。

太陽からきたプラズマがオーロラを光らせる

地球は巨大な磁石になっており、地球から宇宙空間に伸びた磁力線に沿うさまざまな道筋で、太陽の表面から放出された「太陽風」のプラズマが地球の近くにまで入ってきます。このとき、プラズマの中の電子が地球の大気に当たって、酸素原子などが光を出します。これがオーロラです。
オーロラは高度約100kmから約500kmの希薄な大気の中で、地球の磁石の極をほぼ中心にしてドーナツ状に光っています。一般によく見られる緑色のオーロラは、電子がやってくる途中で十分にエネルギーをもらって大気に当たった結果です。これに対して、電子が低いエネルギーに集中していると赤いオーロラを光らせます。太陽風プラズマが入りやすい地球の磁力線の穴のような領域から、そのような特徴をもった電子がやってきます。赤いオーロラを調べることで、太陽風プラズマが直接的に入り込んでくるメカニズムの情報がわかるのです。

赤いオーロラの謎

ノルウェーのスヴァールバル諸島に設置した観測装置によるデータから、赤いオーロラの現れ方に想像を超える大きなムラがあることが明らかになっています。また、赤いオーロラが光る場所の大気が暖められて大きく上昇していることもわかってきています。赤いオーロラはなぜ激しく変化するのか、なぜ低いエネルギーの電子が地球の大気をそんなに上昇させるのか、そのプロセスについての研究が現在進められています。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

京都大学理学部地球物理学教室教授田口聡先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

太陽地球系物理学

メッセージ

高校では天文や気象については地学の授業で学びますが、大学では天文学も気象学も、私の研究分野である「太陽地球系物理学」も、物理学のアプローチで物事を理解していく学問です。
太陽地球系物理学という分野は、私自身も、大学に入って初めて知りました。高校であまり触れる機会がないのは、まだまだ謎が多い研究分野だからです。研究の醍醐味（だいごみ）を味わえる分野です。京都大学の理学部では、幅広い分野の中から自分に合った分野を選ぶことができるので、あなたがおもしろいと思える研究の「タネ」がきっと見つかるでしょう。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？
先輩たちはどんな仕事に携わっているの？

京都大学に関心を持ったあなたは

京都大学は、創立以来築いてきた自由の学風を継承し、発展させつつ、多元的な課題の解決に挑戦し、地球社会の調和ある共存に貢献するため、自由と調和を基礎にして基本理念を定めています。研究面では、研究の自由と自主を基礎に、高い倫理性を備えた研究活動により、世界的に卓越した知の創造を行います。教育面では、多様かつ調和のとれた教育体系のもと、対話を根幹として自学自習を促し、教養が豊かで人間性が高く責任を重んじ、地球社会の調和ある共存に寄与する、優れた研究者と高度の専門能力をもつ人材を育成します。