以日本金泽大学的副教授尾崎光纪为核心组成的国际联合研发小组利用地面上观测到的极光，全球首次查明了地球附近的太空产生的电磁波合唱波和高能电子共振引发的波粒子相互作用发生区域的形状变化详情。
图1：研究示意图（C）JAXA
合唱波和电子引起的物理现象称之为“波粒子相互作用”，这种现象会产生有害辐射，从而导致人造卫星配备的电子电路发生故障及宇航员被辐射等。另外还可能会使太空中的高能电子降落到地球的大气中，导致地球的大气成分发生变化。不过，由于波粒子相互作用无法目视观察，因此半个多世纪以来始终不清楚其形状变化的详情。目前各国都在积极观测研究。
此次国际联合研发小组着眼于合唱波将高能电子降落到地球大气中时产生的特殊极光现象，与调查地球周边辐射情况的科学卫星“荒濑号”（Arase，2016年发射）和地面观测网PWING（study of dynamical variation of Particles and Waves in the INner magnetosphere using Ground-based network observations）联合进行了观测。科学卫星“荒濑号”在距离地球约3万公里远处捕捉到了合唱波，同时在地面上观察到了伴随合唱波产生的波粒子相互作用引起的突发极光，发现波粒子相互作用发生区域的形状以数十毫秒为单位变化，且是不对称的。
图2：科学卫星“荒濑号”与PWING地面观测网的联合观测示意图。通过用科学卫星“荒濑号”对太空进行详细观测以及沿着磁力线进行极光观测，可以从地面上捕捉到波粒子相互作用发生区域的空间分布。
此次的研究成果间接表明，极光可以看作是太空电磁环境可视化的显示器，通过在今后利用极光绘制太空电磁环境风险图，有望为更稳定地扩大太空利用做出贡献。
相关研究成果已于2019年1月16日发布在英国科学杂志《自然通讯》（Nature Communications）的网络版上。
文 JST客观日本编辑部
日文发布全文 [网址]
