日本金泽大学理工研究领域电子信息通信学系松田升也副教授、该校学术媒体创成中心笠原祯也教授、日本名古屋大学宇宙地球环境研究所三好由纯教授、日本东北大学研究生院理学研究科笠羽康正教授、美国科罗拉多大学、美国明尼苏达大学、日本JAXA宇宙科学研究所、日本京都大学、日本九州工业大学、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、美国新罕布什尔大学、日本信息通信研究机构、日本国立极地研究所及加拿大艾伯塔大学等联合组成的国际研究团队，利用通过多颗科学卫星同时测量的电磁波和等离子数据等，明确了太空电磁波产生的区域。另外，还全球首次发现存在无形的“电磁波路径”，明确了电磁波传播到地面的机制。
电磁波路径示意图（供图：ERG Science Team）
太空中有多种电磁波交错传播，通过与空间中等离子体交换能量，引起太空环境的变化。过去利用单颗科学卫星观测时，只能点状捕捉到太空电磁波，无法绘制出表示电磁波“在哪里产生以及如何传输”等的三维图像。
此次的联合研究团队除了利用JAXA开发的科学卫星“荒濑号”外，还结合美国科学卫星“范艾伦探测器（Van Allen Probes）”在太空实施了观测，同时利用日本在世界各国构建的“PWING感应式磁强计网络”和加拿大以北美为中心构建的“CARISMA感应式磁强计网络”在地球上实施观测，成功地从不同场所同时观测了太空中自然产生的电磁波之一“离子波”。
在地磁赤道附近飞行的“范艾伦探测器”与地面上的两处基地基本在同一条磁感线上进行观测，这些基地同时观测到了特征非常相似的离子波。另一方面，在地磁赤道与地球之间（地磁纬度约为30度的位置）飞行的“荒濑号”横跨与其他三处基地基本相同的磁感线，对更广阔的空间进行观测。观测发现，包括“荒濑号”在内的4处基地基本位于同一条磁感线上时，会同时观测到具有相同特征的离子波，这表明形成了离子波传播路径。另一方面，“荒濑号”稍微偏离这条磁感线进行观测时发现，观测到的离子波的特征有很大的不同，这些离子波没有传播到地磁赤道和地面上。
由此确定了同一离子波从地磁赤道向地面传播的电磁波路径，并明确其空间尺度（电离层高度的纬度距离）约为80公里。传播离子波的吸管状路径从地磁赤道到地面的长度约为5万公里，而路径的横截面仅为其千分之一左右，表明在广阔的太空里只有非常小的局部空间会形成传播路径。
松田副教授表示：“我们设想了未来通过使用超小型卫星等的超多地点观测网始终三维监测太空环境变化。研究团队还在开发正朝着水星航行的水星磁层探测器“MIO”和木星冰卫星探测器“JUICE”（预定2022年发射）配备的电磁波测量装置，以便调查地球以外的行星产生并传播电磁波的机制，从而更加全面地了解太空环境的变化并明确其普遍性。”
【注释】
■离子波：太空中自然产生的一种电磁波。伴有每秒约一次的缓慢振动，可以引起太空等离子体中的离子与波粒的相互作用。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
