宇宙気象現象を実験室で初めて観測 – Physics World

ホイッスラーモードコーラス放射として知られる宇宙気象現象が実験室で初めて観測された。これらの放出は、惑星の磁場が支配する宇宙領域、つまり磁気圏内で自然に発生し、毎年冬に北と南の空を照らすオーロラに関連しています。しかし、それらの正確な起源はほとんど理解されておらず、これまでそれらを研究するには宇宙船の観測か数値シミュレーションが必要でした。日本の核融合科​​学研究所と東京大学の研究者らは、これらの放出が発生する条件を再現することで、それらが軌道上の衛星や地上の電力・通信ネットワークにどのような影響を与えるかをより深く理解したいと考えている。

ウィスラー モードのコーラス放射は、高エネルギーの電子を生成し、惑星磁気圏を通して輸送する強力なコヒーレント波です。この名前の由来は、その周波数が繰り返し変化し、初期の研究者が鳥のさえずりの「夜明けの合唱」を思い出させたためです。これらのプラズマ波は、木星の磁気圏や地球の磁場の影響を受ける領域で観測されていますが、実験室の制御された条件下ではこれまで観測されていませんでした。

磁気圏型プラズマの再現

チームリーダーの最初の仕事 斉藤晴彦 および 吉田全章 適切に磁気圏を模倣した磁場を作成することでした。惑星磁気圏に形成される最も基本的な種類の磁場は双極子場であり、東京大学のリング トラップ 1 (RT-1) 施設では、このタイプの磁場は高度な核融合実験でプラズマを安定に閉じ込めるために一般的に使用されています。

彼らが書いた作品の中で、 ネイチャー·コミュニケーションズ、斉藤らは、RT-110の真空容器内に設置された1kgの磁気浮上超電導コイルを使用してこの場を生成した。真空容器内に水素ガスを充填し、そのガスをマイクロ波で励起することで、高温に加熱された電子を含む高品質の水素プラズマを生成した。 「磁気圏に似た環境を実験室に作り出すのは大変でした」と斉藤氏は語る 物理学の世界「しかし、RT-1 は真空チャンバー内で超電導コイルを浮遊させることでこれを実現できます。」

コーラス音は普遍的な現象である可能性がある

研究者らは磁気プローブを使用して、ホットエレクトロン成分を含むプラズマがどのように変動するかを研究しました。彼らは、プラズマにかなりの割合の高温電子が含まれている場合には常に、プラズマが自発的にホイッスラー波のコーラス放射を生成することを発見した。これらの電子はプラズマの圧力の原因となっており、研究チームは電子の数が増加するとコーラス放射の生成が促進されることを観察しました。

研究者らによると、この結果は、コーラス放射が単純な双極子磁場内に高温の電子を含むプラズマにおける普遍的な現象であることを示唆しているという。このタイプのプラズマは地理空間では一般的であり、研究チームは地理空間を「人間の活動と特に密接に関係している地球の周囲の空間」と定義している。このような活動が激化するにつれ、電力や通信障害だけでなく、オーロラを引き起こす可能性のある磁気圏擾乱の研究がより重要になる、と彼らは指摘する。 「コーラスエミッションは、これらの影響を理解し、潜在的に軽減するために重要です」と彼らは言います。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/space-weather-phenomenon-observed-in-the-lab-for-the-first-time/