第六章　オーロラ発生のしくみ / オーロラのしくみ

（６−４　オーロラ発電所）

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　太陽風中の荷電粒子が、地球の磁場内に進入しました。
　ここから、荷電粒子中の電子がなんらかの影響にて、地球の磁力線に沿って、地球上空に降り注ぎます。

--- 2011/11/21加筆（NICT・SalmonNews製作時に同時に作ったもの ---

【オーロラ発電に関係する磁力線のみ描いています】

〜　磁力線に沿って電子が落ちてくる「オーロラオーバル形成」　〜

上のアニメーションを見てください。「北から見た動き」を見ると磁力線は、夕方側と明け方側双方で、電子を含む荷電粒子を抱えながら回転運動をしています。 　そして、その磁力線が地球と接する部分を表すと、右の図のように「オーロラオーバル」を形成していることがわかります。 　太陽風に含まれる電子は、この磁力線に沿って運動します。そして”パラパラ”と地球大気に降り注ぎオーロラを発生させます。

【オーロラオーバルと磁力線】

〜　地球磁場（荷電粒子）の回転運動が起こす発電　〜

　私たちが地上、しかも肉眼で見るオーロラは、ある程度明るいものでなければなりません。
　肉眼で見て、「おぉ明るいオーロラだ〜」と感じるようなオーロラは、これから説明する「オーロラ発電」が引き起こすものです。
（オーロラブレークアップと呼ばれる、さらに明るいオーロラは、もっと複雑なしくみで発生します）

　上のアニメーションでは、太陽風の影響を受けて運動する地球の磁場の様子を、北から見たフレームをあわせて表現しています。
　これを見ると、地球の磁力線は、前にも説明しましたが水色の線で表しされた軌跡のように、回転運動をすることがわかります。

太陽風に含まれた（プラス・マイナスの電荷をもった）荷電粒子は、磁力線と同じ軌跡で運動するため、 学校の理科や物理の授業でおなじみの、”フレミングの左手の法則”より、右の図のように、北から地球を見ると、明> け方側に、プラスの電荷をもった粒子が、 そして、夕方側には、マイナスの電荷をもった粒子がたまることになります。

【北から見た磁場内の電位差】

太陽風がさらに地球へ吹きつづけると、明け方側と夕方側のプラス・マイナスの差（電位差）が大きくなり、 発電の準備が完了します。 　夕方側と明け方側の電位差（でんいさ）、そして磁力線と地球を結ぶ回路が完成した段階で、電子は夕方側から磁力線に沿って、地球に向かいます。 （電子が流れる向きは、電流の向きと逆方向） 　そして地球大気中の酸素原子や窒素分子と衝突→励起（れいき）→発光でオーロラが発生するのです。 　この発電では、上で説明した”パラパラ”と降り注ぐ電子よりはるかに高速で、かつ、大量の電子が地球大気へ向かいます。 　よって、明るいオーロラが生まれます。

【オーロラ回路完成→放電】 （電子が流れる向きは、電流の向きと逆方向）

　またまた、あれ？と思った方がいるかもしれません。（私は、科学者の方から説明を受けて、あれ？と思いました）
　夕方側から地球へ電子が向かい、大気と衝突→発光が起きる。そして電子は明け方側へ向かい、磁力線に沿って、今度は、宇宙へ流れるのかな・・？
（オーロラオーバルの夕方側では、地球大気に流れてきた電子がオーロラを発光させる。そして明け方がわでは、地球大気から宇宙方面へ飛び出す電子がオーロラを発光させ るの・・？）

　答えは”NO"でした。
　磁力線に沿って地球に降り注ぎ、大気粒子と衝突した電子は、衝突によりエネルギーを消耗してしまい、次に大気粒子と衝突しても、発光を起こすことは、 あまりないのです。
　このオーロラ発電では、オーロラオーバルの中で”夕方側”のみでオーロラを発生させます。

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オーロラのしくみ

第一章：オーロラは何処に？

第二章：オーロラの高さ

第三章：オーロラの色

第四章：オーロラの形

４−１　基本的な形（オーロラの形）

４−２　観測場所による形（オーロラの形）

４−３　明るさによる形（オーロラの形）

第五章：オーロラが光るしくみ

５−１　大気のネオンサイン（オーロラが光るしくみ）

５−２　異なる色で光る（オーロラが光るしくみ）

５−３　どこから電子が？（オーロラが光るしくみ）

第六章：オーロラ発生のしくみ

６−１　太陽風（たいようふう）（オーロラ発生のしくみ）

６−２　磁場（じば）の窓１（オーロラ発生のしくみ）

６−３　磁場（じば）の窓２（オーロラ発生のしくみ）

６−４　オーロラ発電所（オーロラ発生のしくみ）

今では当コンテンツがたくさんの書籍やコンテンツ、映像作品の参考にされていますが、この内容は全くの素人であったわたしが、「オーロラについて知り たい順番」、「わからない順番」等を素人目線でまとめたものです。よって科学者書籍や監修作品とは全くことなる構成ですが、よりわかりやすいと思いま す。
また、オーロラ科学は未だ全容は解明されていません。さらに解明されている部分も実は非常に難易度が高い高等科学であるため、素人でもわかる範囲に重 点をおいてまとめてあり、今後時間をかけてまとめ直すことにしております。

執筆・製作・著作：古賀祐三(Live!オーロラ主宰・遊造代表）
監修・協力（2001年） （敬称略）：久保田実（情報通信研究機構）、坂野井和代（駒澤大学）
修正協力（2010年）　（敬称略）：上出洋介（名古屋大学名誉教授）