スティーブ (大気現象)

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2015年8月17日アルバータ州リトルボウ・リゾートで撮影されたスティーブの画像(エルフィ・ホール撮影)

スティーブSTEVE、スティーヴ)は、紫色に輝く光の帯が夜空にみられる大気の発光現象で、カナダアルバータ州オーロラ撮影者らによって発見された[1][2]欧州宇宙機関(ESA)の地磁気観測衛星Swarmの観測データを分析した結果によると、スティーブは幅およそ25kmで東西に伸びる高温気体の帯で、地上300kmでの温度は3,000度も上昇し、流速はスティーブの外側の気体が10m/s程度なのに対し、スティーブ内は6km/sと桁違いに速い[3]。スティーブは、実は普遍的に発生している現象だが、最近までその存在は全くと言ってよい程知られていなかった[3]

発見・命名[編集]

スペリオル湖にかかるスティーブ。原典にプロトンアークとの説明がついているが間違いである。なお、アルバータ・オーロラ・チェイサーズもこの画像がNASAのウェブサイトにプロトンアークして掲載されていたため[4]、自分たちが追っている現象がプロトンアークだと思い込んでいた。Ken Williams撮影。

この発光現象を発見したのは、アルバータ・オーロラ・チェイサーズ(Alberta Aurora Chasers)という、Facebook上のオーロラ撮影者グループに参加するオーロラ撮影者達で、彼らは発見から暫くは、この現象を「プロトンアーク」と呼ばれる陽子のオーロラ現象であると思っていた[5][3][6]

しかし、撮影された画像をみたカルガリー大学地球物理学者ドノヴァンは、この発光現象がプロトンアークではないと指摘した。なぜならば、陽子オーロラは肉眼でみえる現象ではなく、構造上の特徴も撮影された光の帯とは異なるからである[2][1]

オーロラ撮影者の一人で、アルバータ・オーロラ・チェイサーズの管理者を務めるラツラフは、この現象がプロトンアークではないと知ると、映画"Over the Hedge"(邦題『森のリトル・ギャング』)中で、突如現れた生垣の正体に悩む動物達が、生垣を"Steve"と呼ぶことにした場面に着想を得て、この発光現象を"Steve"と呼ぶことを提案した[2]

その後、正体のよくわかっていないこの異常な「オーロラ」は、オーロラ追跡の市民科学事業「オーロラサウルス(Aurorasaurus)」上で、2年間に30件以上の発生が報告された[7]

考案者のラツラフは、Steveは科学的名称が決まるまでの仮名と考えていたが、オーロラサウルスを主催するNASAゴダード宇宙飛行センターの地球物理学者マクドナルドが、"Sudden Thermal Emission from Velocity Enhancement"をSTEVEとするバクロニムを考えると、NASAも"Strong Thermal Emission Velocity Enhancement"として採用し、STEVEがこの現象の公的な名称に決まった[5][7]

発生・原因[編集]

バンクーバー周辺に出現したオーロラタイムラプス画像。0:25から0:30辺りで左端にスティーブが表れている。

スティーブの光は、一見オーロラ状にみえるが、通常のオーロラとは色や持続時間、観測できる場所といった特徴が明らかに異なっている[7]。スティーブの外見的な特徴をまとめると、以下のようなものになる(観測実績については、いずれも2018年3月現在)[8][1]

  • スティーブは、オーロラよりも赤道寄りの地域でみることができ、イギリスカナダアラスカアメリカ北部、ニュージーランドで観測が報告されている。
  • スティーブは、東西方向に何百km、何千kmにもわたって細長く伸びてみえる。
  • スティーブの発光は、紫色を基調とし、時には緑色のピケットフェンス状の光を伴って、概ね20分から1時間程度で消滅する(オーロラは、緑を基調に赤や青が目立ち、数時間継続する)。
  • スティーブが観測されたときは、必ずオーロラも出現している(オーロラには、スティーブを伴わないものがある)。
  • スティーブは、10月から2月の間は観測報告がなく、NASAはスティーブが特定の季節に起こる現象かもしれないとしている。

ドノヴァンは、カルガリー大学とカリフォルニア大学バークレー校が運用するオーロラ観測用全天撮像装置網のデータと、アルバータ・オーロラ・チェイサーズが撮影した写真などから、スティーブ発生時に発生地点上空をSwarm衛星が通過した機会を突き止め、Swarm衛星の測定データを調べることで、スティーブの特徴の一端を明らかにした[2][1]

2018年3月、マクドナルド、ドノヴァンらはその成果を"Science Advances"誌に発表。スティーブが発生している領域では、西向きに最大5.5km/sという高速でイオンが流れ、領域内での電子温度は最高で6,000Kに達する一方、電子の密度は2-3割に低下していることが示された[1]。これらの特徴は、スティーブが、電離層の狭い緯度幅にみられる西向きの高速イオン流「サブオーロラ帯イオンドリフト(Subauroral Ion Drift、SAID)」に関係した現象であることを示唆する[9][1]。スティーブが冬季に観測されていない点も、SAIDが発生する季節の傾向と合っている。SAIDに伴い光学的な現象が発生することはそれまで知られておらず、スティーブはSAIDに関係して発生した光学的な現象が、史上初めて記録された例とみられる[7][1]

脚注[編集]

  1. ^ a b c d e f g MacDonald, Elizabeth A.; et al. (2018-03-14), “New science in plain sight: Citizen scientists lead to the discovery of optical structure in the upper atmosphere”, Science Advances 4 (3): eaaq0030, doi:10.1126/sciadv.aaq0030, ISSN 2375-2548, http://advances.sciencemag.org/content/4/3/eaaq0030 
  2. ^ a b c d Jacey Fortin (2017-04-25), That Ghostly, Glowing Light Above Canada? It’s Just Steve, The New York Times, https://www.nytimes.com/2017/04/25/science/aurora-borealis-steve.html 2018年4月12日閲覧。 
  3. ^ a b c When Swarm Met Steve”. Swarm. ESA (2017年4月21日). 2018年4月12日閲覧。
  4. ^ NASA、2018年11月閲覧
  5. ^ a b Alexandra Pope (2017-04-25), “Meet the aurora chaser who named an atmospheric phenomenon "Steve"”, Canadian Geographic (The Royal Canadian Geographical Society), https://www.canadiangeographic.ca/article/meet-aurora-chaser-who-named-atmospheric-phenomenon-steve 2018年4月12日閲覧。 
  6. ^ A Proton Arc Over Lake Superior”. Astronomy Picture of the Day. NASA (2015年8月3日). 2018年4月18日閲覧。
  7. ^ a b c d Kasha Patel (2018年3月15日). Rob Garner: “Mystery of Purple Lights in Sky Solved With Help From Citizen Scientists”. Goddard Space Flight Center. NASA. 2018年4月12日閲覧。
  8. ^ Kasha Patel (2018年3月15日). Rob Garner: “NASA Needs Your Help to Find Steve and Here's How”. Goddard Space Flight Center. NASA. 2018年4月12日閲覧。
  9. ^ 田口, 聡 (2004-10-13). “衛星観測に基づくサブオーロラ帯イオンドリフトの特性” (PDF). 平成16年度中緯度短波レーダー研究会. http://center.stelab.nagoya-u.ac.jp/mlradar/h16PDF/11.pdf 2018年4月18日閲覧。 

関連項目[編集]

外部リンク[編集]