日本金澤大學理工研究領域電子資訊通訊學系松田升也副教授、該校學術媒體創成中心笠原禎也教授、日本名古屋大學宇宙地球環境研究所三好由純教授、日本東北大學研究生院理學研究科笠羽康正教授、美國科羅拉多大學、美國明尼蘇達大學、日本JAXA宇宙科學研究所、日本京都大學、日本九州工業大學、美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室、美國新罕布什爾大學、日本資訊通訊研究機構、日本國立極地研究所及加拿大艾伯塔大學等聯合組成的國際研究團隊，利用透過多顆科學衛星同時測量的電磁波和電漿資料等，明確了太空電磁波產生的區域。另外，還全球首次發現存在無形的「電磁波路徑」，明確了電磁波傳播到地面的機制。
電磁波路徑示意圖（供圖：ERG Science Team）
太空中有多種電磁波交錯傳播，透過與空間中電漿互換能量，引起太空環境的變化。過去利用單顆科學衛星觀測時，只能點狀捕捉到太空電磁波，無法轉列出表示電磁波「在哪裏產生以及如何傳輸」等的三維影像。
此次的聯合研究團隊除了利用JAXA開發的科學衛星「荒瀨號」外，還結合美國科學衛星「範艾倫偵檢器（Van Allen Probes）」在太空實施了觀測，同時利用日本在世界各國構建的「PWING感應式磁力儀網路」和加拿大以北美爲中心構建的「CARISMA感應式磁力儀網路」在地球上實施觀測，成功地從不同場所同時觀測了太空中自然產生的電磁波之一「離子波」。
在地磁赤道附近飛行的「範艾倫偵檢器」與地面上的兩處基基礎本在同一條磁感線上進行觀測，這些基地同時觀測到了特徵非常相似的離子波。另一方面，在地磁赤道與地球之間（地磁緯度約爲30度的位置）飛行的「荒瀨號」橫跨與其他三處基基礎本相同的磁感線，對更廣闊的空間進行觀測。觀測發現，包括「荒瀨號」在内的4處基基礎本位於同一條磁感線上時，會同時觀測到具有相同特徵的離子波，這表明形成了離子波傳播路徑。另一方面，「荒瀨號」稍微偏差這條磁感線進行觀測時發現，觀測到的離子波的特徵有很大的不同，這些離子波沒有傳播到地磁赤道和地面上。
由此確定了同一離子波從地磁赤道向地面傳播的電磁波路徑，並明確其空間尺度（電離層高度的緯度距離）約爲80公里。傳播離子波的吸管狀路徑從地磁赤道到地面的長度約爲5萬公里，而路徑的横向截面僅爲其千分之一左右，表明在廣闊的太空裏只有非常小的局部空間會形成傳播路徑。
松田副教授表示：「我們設想了未來透過使用超小型衛星等的超多地點觀測網始終三維監測太空環境變化。研究團隊還在開發正朝着水星航行的水星磁層偵檢器「MIO」和木星冰人造衛星偵檢器「JUICE」（預定2022年發射）配備的電磁波量測裝置，以便調查地球以外的行星產生並傳播電磁波的機制，從而更加全面地瞭解太空環境的變化並明確其普世感。」
【註釋】
■離子波：太空中自然產生的一種電磁波。伴有每秒約一次的緩慢振動，可以引起太空電漿中的離子與波粒的相輔作用。
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
