電磁波やオーロラから宇宙空間のプラズマを調べる

電子回路に悪影響を及ぼす放射線

地球の周りの宇宙には、プラズマが存在しています。プラズマは物質の第四の状態といわれ、分子が電子とイオンに分かれた状態であり、非常に高いエネルギーを持つと放射線になります。そのため、人工衛星に使われる電子回路も放射線により性能劣化や誤作動を起こす可能性があり、回路を金属のシールドで覆ったり、予備の回路を複数用意したりする対策を施さなければいけません。このような対策とともに、放射線がどのように生じるかの解明が進められています。

コーラス波動とフラッシュオーロラ

人工衛星に搭載した電磁波観測機により、宇宙空間で「コーラス」と呼ばれる特徴的な電磁波が観測されました。コーラス波動により宇宙に飛び交うプラズマは揺さぶられ、地球に降下します。アラスカでは数百ミリ秒しか発光しない「フラッシュオーロラ」が観測されており、降下した高エネルギーのプラズマが大気と反応したことがフラッシュオーロラを発光させている原因だと推測されました。
そこで宇宙空間の人工衛星とアラスカの地上とで、コーラス波動とオーロラを同時に観測してみると、コーラス波動が強まる時にオーロラが光ることが確認できました。波動が強くなってからオーロラが光るまでの時間差は100～200ミリ秒でした。オーロラを作る電子の速度と、コーラス波動が伝搬（でんぱん）する速度から、観測した時間差を満たす式を作ればプラズマの発生域までの距離が導き出せます。

磁力線をトレースする

プラズマは地球の磁力線に沿って地球に向けて降下しています。つまり、磁力線に沿って計算で得られた距離だけトレースすると、プラズマが来る宇宙の場所が推定できます。この場所を、波動粒子相互作用領域と呼んでいます。現在はこのエリアでどうしてプラズマが電磁波と共に瞬時的に変化するか十分に解明されていません。オーロラの明るさと高さの分析からプラズマのエネルギー量を推測するなど、謎を解明する研究が進められています。

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金沢大学理工学域電子情報通信学類准教授尾崎光紀先生

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電子情報通信学

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メッセージ

経験はさまざまな気づきを与えてくれます。手を動かして何かをしている時に、どうしてうまくいかないのだろうと考えることがとても大切です。データを見て、どうしてここだけ違うのだろうというような疑問をもつことも大切です。ささいなことでも何か気になることがあれば、そこから考え始めることが重要です。
私が研究しているフラッシュオーロラはあまり着目されないささいな現象でしたが、電波とつながりがあるとひらめいたのが大きな研究につながりました。いろいろな経験をして、なぜだろうと考え、そこから学びを進めてみましょう。

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金沢大学は150年以上の歴史と伝統を誇る総合大学であり、日本海側にある基幹大学として我が国の高等教育と学術研究の発展に貢献してきました。本学が位置する金沢市は、日常生活にも伝統文化が息づき、兼六園などの自然環境に恵まれ、学生が思索し学ぶに相応しい学都です。江戸時代から天下の書府とも呼ばれ、伝統の中に革新を織り交ぜて発展してきた創造都市とも言えます。「創造なき伝統は空虚」との警句を胸に刻み、地域はもとより幅広く国内外から来た意欲あるみなさんが新生・金沢大学への扉を共に開くことを期待しています。