以日本金澤大學的副教授尾崎光紀爲核心組成的國際聯合研發小組利用地面上觀測到的極光，全球首次查明瞭地球附近的太空產生的電磁波合唱波和高能電子共振引發的波粒子相輔作用發生區域的形狀變化詳情。
圖1：研究示意圖（C）JAXA
合唱波和電子引起的物理可用能現象稱之爲「波粒子相輔作用」，這種現象會產生有害輻射，從而導致人造人造衛星配備的電子電路發生故障及宇航員被輻射等。另外還可能會使太空中的高能電子降落到地球的大氣中，導致地球的大氣成分發生變化。不過，由於波粒子相輔作用無法目視觀察，因此半個多世紀以來始終不清楚其形狀變化的詳情。目前各國都在積極觀測研究。
此次國際聯合研發小組着眼於合唱波將高能電子降落到地球大氣中時產生的特殊極光現象，與調查地球周邊輻射情況的科學衛星「荒瀨號」（Arase，2016年發射）和地面觀測網PWING（study of dynamical variation of Particles and Waves in the INner magnetosphere using Ground-based network observations）聯合進行了觀測。科學衛星「荒瀨號」在距離地球約3萬公里遠處捕捉到了合唱波，同時在地面上觀察到了伴隨合唱波產生的波粒子相輔作用引起的突發極光，發現波粒子相輔作用發生區域的形狀以數十毫秒爲單位變化，且是不對稱的。
圖2：科學衛星「荒瀨號」與PWING地面觀測網的聯合觀測示意圖。透過用科學衛星「荒瀨號」對太空進行詳細觀測以及沿着磁力線進行極光觀測，可以從地面上捕捉到波粒子相輔作用發生區域的間距分佈。
此次的研究成果間接表明，極光可以看作是太空電磁環境視覺化的顯示裝置，透過在今後利用極光轉列太空電磁環境風險圖，有望爲更穩定地擴大太空利用做出貢獻。
相關研究成果已於2019年1月16日發佈在英國科學雜誌《自然通訊》（Nature Communications）的網路版上。
文 JST客觀日本編輯部
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