オーロラができる原理とオーロラの色が赤・緑・ピンクの理由

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毎週、NHKの「コズミック フロント」という宇宙を扱う番組を録画して見ているのですが、先週のオーロラの特集は面白かったですね〜。

「オーロラってこんな原理でできるんだっ!」と分かったと同時に、「オーロラは感動的なまでにキレイなのに、その裏ではまさに地球と太陽が争っているんだ」ということが分かりました。

番組では国際宇宙ステーションから撮影した映像をもとに、オーロラの知らざれる真理に迫っていきました。

◎国際宇宙ステーション

国際宇宙ステーションは高度400キロの宇宙空間を進んでいます。

北緯51度〜南緯51度の間をまわっているので、北極や南極の真上までは行きません。

国際宇宙ステーションが移動するスピードは驚異的で、地球を90分で1周する早さです。

1秒間で約8キロも進む想像を絶するスピードです。

◎高度

雲ができるのは高度10数キロ。

雷雲から宇宙に放たれる稲妻「スプライト」は高度40〜100キロ。

流れ星は高度80〜120キロ。

オーロラは高度80〜500キロにできます。

◎オーロラができる原理

オーロラは実はリング(輪)の形をしています。

なぜリングの形をしているかというと、オーラロは太陽と地球の攻防から生まれるから。

攻撃側は太陽。防御側は地球。

太陽は太陽風と呼ばれる電子を含んだ風を猛スピードで噴出します。

もし太陽風が地球を直撃したら、地球上の大気を全てはぎとってしまうほどの暴風雨です。

そんな太陽風を防ぐ地球の盾は磁場です。

巨大な磁石である地球の周りには磁場があります。

この磁場が太陽風をブロックして、地球の裏側へ受け流し、直撃を回避します。

しかし、太陽から見た地球の裏側に「プラズマシート」と言う電子のたまり場があることが分かっています。

それはつまり、太陽風の電子が大幅に数を減らしながらも、磁場が作るバリアのわずかな隙間からこのプラズマシートに忍び込んでいたということです。

この「プラズマシート」は太陽が敵陣(地球)の中に密かに築いた滑走路の役割を果たし、太陽風の電子はこの上を地球へと向かって突進していきます。

そこへ、地球の磁場が再び立ちはだかります。

磁場に行く手をはばまれた電子はプラズマシートから引き離され、横一線に並んで飛んで行きます。

そして、カーテンのように北極や南極の周りに降り注ぎます。

これがオーロラとなるのです。

太陽が放つ電子と地球の磁場が激闘した結果、リングの形をしたオーロラが形成されるのです。

ちなみに、太陽風の電子を人間の皮膚が直接浴びたら、皮膚が損傷を受け、命にかかわるほどのものです。

◎オーロラの色が赤・緑・ピンクの理由

実は、太陽風の電子から地球を守っているのは磁場だけでなく、もう1つあります。

それは大気です。大気が電子を防ぐ時に色とりどりの光を放つのです。

地球第1のバリア「磁場」によって進路が曲げられ、北極や南極の周りに降り注いだ電子は、地球第2のバリア「大気」と攻防します。

まず、エネルギーの弱い電子に高度200〜500キロにある酸素が体当たりします。

この酸素が電子のエネルギーを受け止め、それを赤い光に変えて無力化します。

エネルギーの強い電子は高度100キロあたりまで侵入してきます。

これも酸素が止めます。

受け止めるエネルギーが強いため、今度は緑に光ります。

さらに下まで突破してきた電子には、高度80キロ近くで今度は窒素が体当たりします。

窒素が電子のエネルギーを吸収すると、ピンク色に光ります。

こうして有害な電子は防ぎ止められ、そこには高度ごとに色分けされたオーロラが光り輝くのです。

オーロラの鮮やかな色は、「磁場」のバリアをかいくぐった電子を最終防衛ライン「大気」が防いだ時に放たれる光なのです。

地球は「磁場」と「大気」の2つのバリアで太陽からの攻撃を向かい打っているということです。

美しいオーロラの背景にはこんな凄まじい攻防が行われていたのです。

Live!オーロラ (オーロラ中継ベスト・セレクション2007) [DVD]
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いつかこの目で生オーロラを見に行きたいですね〜。

その時には、この本を読んでから行くとよさそうです。鑑賞地、服装などの準備、写真撮影方法などが書いてあります。

オーロラ ウォッチング ガイド -宇宙の神秘に迫る
オーロラ ウォッチング ガイド -宇宙の神秘に迫る (楽学ブックス―自然)

関連サイト:
NHK:コズミック フロント
JAXA:国際宇宙ステーション

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