1958年に日本で見られた扇型オーロラの実態を解明

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2019-05-21 情報・システム研究機構 国立極地研究所,人間文化研究機構 国文学研究資料館

国立極地研究所(所長:中村卓司)の片岡龍峰准教授は、気象大学校の藤田茂講師や国文学研究資料館(館長:ロバート キャンベル)の山本和明教授らと共に、1958年に日本各地で目撃されたオーロラに注目し、従来の分析には用いられてこなかった、当時の気象庁職員の扇形のオーロラスケッチ(図1)やオーロラの連続写真(動画1)と分光観測データを合わせて分析することで、大規模な扇形オーロラの実態(「色」「動き」「位置」「時間帯」)を解明しました。また、扇形のオーロラは、大規模な磁気嵐中に中緯度地域で発生するオーロラ形態の基本的な特徴の一つであることを提唱しました。

図1:1958年2月11日夜7時に気象庁地磁気観測所女満別出張所でスケッチされた図を座標変換したもの。中心が真北。仰角と方位角のグリッドは10度間隔。

動画1:女満別で撮影されたオーロラ連続写真を繋げた動画。写真は全天カメラで撮影されており、画像の上が北。

背景

江戸時代の1770年9月17日に発生した史上最大規模の磁気嵐では、赤を背景に白い筋が何本も扇のように広がるオーロラの絵画が残されています(図2左)。このオーロラの形態は、斜めに傾いた磁力線に沿って発光する細く背の高いオーロラの筋が等間隔に数多く出現し、観察者に覆い被さるように並んだ状態を北に見上げたときの形状だと片岡准教授は既に報告しています(参考資料1)。その約100年後に描かれた、フランスの天文学者・画家のトルーヴェロの扇形オーロラの絵画も有名です(図2右)。一緒に描かれていた星座から、扇形のオーロラは北の空全体に大きく広がっているものだという解釈が裏付けられます。

図2

左:1770年9月に京都から見えたオーロラを描いた絵図。松阪市所蔵の古典籍『星解』より。三重県松阪市提供。

右:1872年3月1日9時25分という説明が書かれているトルーヴェロの絵画。

しかし、そのようなオーロラが本当に出現するのか、たまたまそういう雰囲気が印象に残ったのか、巨大磁気嵐では必然的に出現するものなのか、白い筋は通常のオーロラの緑色と同じ発光なのか、など謎が多いものの、扇形というオーロラの形態に特に注目した研究は、これまでほとんどありませんでした。これは、巨大磁気嵐が100年に1度程度しか起こらないものであり、詳しく調べるための有力な手がかりが無いと考えられていたためです。そこで本研究では、まず扇形オーロラを検証するための手がかりの取得を試みました。

研究の内容

1958年2月11日、記録的な巨大磁気嵐が発生し、当時の新聞では、日本各地でオーロラが観測されたことが大きく取り上げられています。「この時も扇形のオーロラが見られたのではないか」との仮定に基づいた調査の結果、気象庁の地磁気観測施設としては最も緯度の高い女満別出張所での気象庁職員の手書きスケッチの中に、扇形に広がるオーロラを見出すことができました(図1)。

また、この夜、女満別出張所では日本で初めて、オーロラの分光観測と連続全天写真観測が行われており、片岡准教授らは、その連続写真のマイクロフィルムを気象庁から取り寄せてスキャナでデジタル化しました(図3、動画1)。また、新潟県佐渡市の気象庁相川測候所から見たオーロラの手描きスケッチと組み合わせることで、オーロラの発生状況を詳しく分析し、以下の事項を解明しました。

: 分光データ

扇形オーロラの白い筋に当たる部分は、主に酸素原子の緑色発光によるものであり、扇面にあたる背景は酸素原子の赤色発光である、という「色」の情報。

動き : 連続写真

扇形オーロラは磁気嵐が最も激しくなる時間帯、かつ発光強度が最も明るくなるタイミングで10分間ほど出現し、全体の形状を大きく変えずに西へ移動していた、という「動き」(動画1)。

位置 : 新潟と女満別のスケッチ

描かれたオーロラの仰角の違いから、扇形のオーロラは磁気緯度が約38度の磁力線に沿って高度約400kmまで伸びていた、という「位置」。

時間帯 : 『星解』の絵図、トルーヴェロの絵画、1958年の気象庁職員スケッチ

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