2025年 | プレスリリース?研究成果
巨大磁気嵐がもたらす宇宙空間の変動観測に成功 ～宇宙空間に電離大気の供給が抑制されていたことを発見～
【本学研究者情报】
〇理学研究科地球物理学専攻 准教授 熊本篤志
理学研究科地球物理学専攻 教授 土屋史纪
【発表のポイント】
- 太阳フレア注1）によって202４年5月10日に発生した巨大磁気嵐注2）に伴う特异なプラズマ圏注3）?电离圏注4）电子密度の时间?空间変动の観测にジオスペース注5）探査卫星「あらせ」（以下「あらせ」卫星）が成功。
- プラズマ圏の大きさが地球半径の１．５倍の高度域にまで急速に缩小し、元の状态に回復するまで4日以上も要していたことを発见。
- プラズマ圏に存在する荷电粒子の起源である电离圏の电子密度が高纬度から低纬度に至る広范な领域で静穏时と比べて最大で90%减少していたことを确认。
- 他の磁気嵐イベントと比べて极端にプラズマ圏の回復时间が长く、それには长时间の电离圏电子密度の低下が関与していることを明示する事例。
【概要】
名古屋大学宇宙地球環境研究所の新堀 淳樹 特任助教らの研究グループは、全球测位卫星システム（GNSS） 注6)と「あらせ」卫星などの観测データを解析し、2024年5月10日に発生した巨大磁気嵐时のプラズマ圏と电离圏の电子密度の时间変化と空间构造の観测に成功しました。
観測データにおいて、通常、地球半径（6,378 ｋｍ: 赤道半径）の4～6倍の高度域までの宇宙空間に広がっているプラズマ圏が地球半径の１．５倍の高度域にまで急速に縮小し、元の状態にまで回復するまでに4日以上要していたことが分かりました。この回復時間は、通常の磁気嵐時に比べて約2倍長いことが統計解析からも明らかになりました。また、GNSSによる電離圏電子密度観測からは、高緯度から低緯度に至る広範な領域で電離圏の電子密度が静穏時と比べて最大で90%減少し、その状態が少なくとも2日以上も継続していたことが分かりました。
本研究は、このような巨大磁気嵐がもたらした异常な电离圏の希薄化がその上空の宇宙空间に広がるプラズマ圏の回復を阻害していることを初めて観测データ解析から明らかにしました。电离圏の希薄化は、电离圏での反射を利用した短波通信障害の原因となります。また、磁気嵐时のプラズマ圏の构造変化は、ジオスペースにおける高エネルギー粒子の生成に関わる电磁环境を制御します。これらは、宇宙の安全な利用に向けた宇宙天気の観点で予报が必要な项目です。本研究结果は、発生频度の少ない巨大磁気嵐时の地球周辺の宇宙环境変动予测にも贡献する重要な事例です。
本研究成果は、2025年11月20日17時（日本時間）付Springer Nature社刊行の地球科学総合国際学術雑誌『Earth, Planets and Space』に掲載されました。
１：2024年5月7日から21日までの期间にわたる地磁気指数の时系列プロット（a）、「あらせ」卫星で観测された近地点と远地点に向かう轨道に沿った电子密度の高度－时间プロット（（b）と（d））、地球半径の2.5から3.0倍の高度领域における平均电子密度の时系列プロットグ（（c）と（e））、及び「あらせ」卫星の轨道図。时刻は、世界时である。図（a）中の青の破线は磁気嵐の开始时刻を示す。また、図（ｃ）と（e）中の青の両矢印は、通常よりもプラズマ圏の电子密度が减少している期间を表す。
【用语解説】
注1)太阳フレア：
太阳表面付近に存在する磁场によって引き起こされる数分から数时间のタイムスケールで起こる多波长の増光现象。
注2)磁気嵐：
地磁気が通常の状态から数时间から1日程度の时间をかけて减少し、その后数日かけて徐々にもとの强さまで回復していくという过程をとる地磁気扰乱现象。この过程の中で地磁気が减少して磁気嵐が発达する过程を主相、回復する过程を回復相と呼ぶ。磁気嵐时に変化する地上磁场は通常时の地上磁场の1000分の1程度であるが、巨大磁気嵐の场合は通常时の地上磁场の100分の1程度にも达する変化が観测される。
注3)プラズマ圏：
电离圏起源の低エネルギー（低温）の荷电粒子群（プラズマ）から构成され、比较的高密度のプラズマが存在する领域。この领域は、电离圏の外侧から地球磁気圏の内侧に存在し、その外侧境界でプラズマ密度が1桁程度、急激に减少する。その境界はプラズマ圏界面と呼ばれている。
注4)电离圏：
地球を取り巻く超高层大気中の分子や原子が、紫外线やエックス线などにより电离した、高度约60～1,000ｋｍの领域。この领域は电波を吸収、屈折、反射する性质を持ち、これによって短波帯などの电波伝搬に影响を及ぼす。
注5)ジオスペース：
人类の活动域となりつつある、地球周辺の宇宙空间。
注6)全球测位卫星システム（GNSS）：
アメリカのGPS、日本の準天顶卫星（QZSS）、ロシアのGLONASS、欧州连合のGalileo等の卫星から発せられる信号を用いた位置测定?航法?时刻配信を行う卫星测位システムの総称。その中で、よく认知されている全地球测位卫星システム（GPS）は、上空约2万kmを周回するGPS卫星（6轨道面に３０个配置）、GPS卫星の追跡と管制を行う管制局、测位を行うための利用者の受信机で构成される。
【论文情报】
雑誌名：Earth, Planets and Space
論文タイトル：Characteristics of temporal and spatial variation of the electron density in the plasmasphere and ionosphere during the May 2024 super geomagnetic storm
顿翱滨：
问い合わせ先
（研究に関すること）
东北大学大学院理学研究科附属惑星プラズマ?大気研究センター
教授 土屋 史紀（つちや ふみのり）
罢贰尝：022-795-6738
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东北大学大学院理学研究科地球物理学専攻
准教授 熊本 篤志（くまもと あつし）
罢贰尝：022-795-6515
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（报道に関すること）
東北大学大学院理学研究科?理学部 広報?アウトリーチ支援室
TEL：022-795-6708 FAX：022-795-5831
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