世界初、ハイパースペクトルカメラで青いオーロラの高度分布を精密観測~高高度200kmにおける明るいオーロラの発生メカニズム解明へ~

2025-11-06 核融合科学研究所,京都大学,名古屋大学

核融合科学研究所、京都大学、名古屋大学の研究チームは、スウェーデン・キルナに設置したハイパースペクトルカメラ「HySCAI」を用い、世界で初めて青いオーロラ(窒素イオンN₂⁺)の高度分布を精密に観測することに成功した。太陽光がオーロラを照らす高度変化を利用する独自手法により、発光のピークが高度約200kmにあることを発見。従来は複数カメラによる立体観測が必要だったが、1台のカメラで高度推定を可能にした。この成果は高高度での明るい青色オーロラの発生機構を解明し、宇宙空間における粒子降下・大気相互作用の理解を進める重要な成果である。研究結果はGeophysical Research Letters誌に掲載。

世界初、ハイパースペクトルカメラで青いオーロラの高度分布を精密観測~高高度200kmにおける明るいオーロラの発生メカニズム解明へ~
図 朝方で太陽が上がるにつれて、オーロラの太陽に照らされている部分が高高度から始まり、時間と共に、下に広がってくる様子

<関連情報>

推定値 N+2  HySCAIによる天文薄明時の青色オーロラ共鳴散乱427.8 nm放射を用いた高度プロファイル Estimate of N+2 Altitude Profile Using Blue Auroral Resonant-Scattering 427.8 nm Emission Observed With HySCAI During Astronomical Twilight

K. Ida, M. Yoshinuma, Y. Ebihara, K. Shiokawa
Geophysical Research Letters  Published: 05 November 2025
DOI:https://doi.org/10.1029/2025GL118375

Abstract

The spectrum of high-altitude blue auroral emissions was observed with HyperSpectral camera for auroral imaging (HySCAI) during morning astronomical twilight in Kiruna. Auroral resonance scattering of an N+2 1NG (0, 1) (427.8 nm) emission starts to increase from the east, and then the increase of this resonance scattering emission extends to the magnetic zenith. The volume emission rate is evaluated from the rise in resonance scattering emission (time derivative of emission intensity). The volume emission rate of N+2 (427.8 nm) reaches its maximum when the sunlight shadow height reaches 200 km, although the GLOW model predicted a peak altitude of N+2 (427.8 nm) of 120 km. The higher altitude of the resonance scattering emission peak observed with HySCAI supports the idea that N+2 is produced by the charge exchange between N2 and O+ existing at high altitudes. However, we cannot rule out another possible mechanism of upflowing N+2  ions.

1702地球物理及び地球化学
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