クエリ: 高緯度で多く見られる、太陽から放出されたプラズマが大気圏に突入して光が発生する現象を何という?
文章: オーロラ 太陽からは「太陽風」と呼ばれるプラズマの流れが常に地球に吹きつけており、これにより地球の磁気圏は太陽とは反対方向、つまり地球の夜側へと吹き流されている。太陽から放出されたプラズマは地球磁場と相互作用し、複雑な過程を経て磁気圏内に入り、地球磁気圏の夜側に広がる「プラズマシート」と呼ばれる領域を中心として溜まる。このプラズマシート中のプラズマが何らかのきっかけで磁力線に沿って加速し、地球の大気のうち電離層へ高速で降下することがある。大気中の粒子と衝突すると、大気粒子が一旦励起状態になり、それが元の状態に戻るときに発光する。これがオーロラである。発光の原理だけならば、オーロラは蛍光灯やネオンサインと同じである。プラズマシートが地球の夜側に形成されるため、オーロラは基本的に夜間にのみ出現するものである。しかし昼間にもわずかながら出現することがある。
文章: 大気圏再突入 大気圏再突入(たいきけんさいとつにゅう、英語: atmospheric re-entry)とは、宇宙船や大陸間弾道ミサイルなどの物体が、天体の大気圏から宇宙空間に出てから大気圏に再度進入すること。単に再突入(さいとつにゅう、英語: re-entry)ともいう。 大気圏と宇宙空間の境界は明確ではないが、再突入する物体においては、超高温・高圧が発生し最も危険が大きいフェイズのひとつであるため、その前後のフェーズ(軌道離脱や着陸まで)を含めて呼ばれることもある。 この用語は地上から打ち上げた宇宙機や物体の「帰還」に限って用いる。対義語および上位概念として大気圏突入(たいきけんとつにゅう、英: atmospheric entry)という言葉があり、地上から打ち上げる物体や、隕石など外来のものを含む物体が、大気圏を通過することを表す場合に用いる。 文章: 陽炎 (気象現象) 光は通常直進するが、空気の密度が異なる場所では密度のより高い方へ進む性質(屈折)がある。光の発信源(人間が目で見たりカメラで撮影したりする景色や物体)と観測者(人間やカメラなど)の間に密度が異なる空気が隣り合っている場所があると、そこを通る光は通常と異なる経路を辿り、景色や物体が通常とは異なる見え方をする。光学では、このメカニズムによってもやのような揺らぎができることをシュリーレン現象と呼んでいる。大気は温度変化により体積が変化して密度が変わり、温度の異なる大気が隣り合っている場合、光は冷たい(密度が高い)空気の方へ屈折する。晴天の日中に、物体の表面が日光を受け温度が上がったとき、風が弱い場合はそこに滞留している大気が暖まり、密度が小さくなって浮力により上昇する。このとき暖まった大気と周りの相対的に冷たい大気とが混ざり合い、乱流的な上昇気流が発生する。 文章: 太陽嵐 太陽嵐(たいようあらし、英語: solar storm)とは、太陽で非常に大規模な太陽フレアが発生した際に太陽風が爆発的に放出され、それに含まれる電磁波・粒子線・粒子などが、地球上や地球近傍の人工衛星等に甚大な被害をもたらす現象である。 太陽は、太陽黒点数の変化周期である約11年のほか、約200 - 300年などのいくつかの活動周期を持つと言われている。最も顕著なのは11年周期であり、およそ11年ごとに、活動が活発な極大期とそうでない極小期とを繰り返す。極大期には、人工衛星に搭載される電子機器などに被害をもたらすような強い太陽フレアが発生することがある。また、強い磁場、高密度のプラズマを伴った太陽風が磁気圏に衝突することで、強い電気エネルギーが磁気圏内に生成され、それが原因となって短波通信障害や地上の電力施設などにも被害をもたらすことがある。太陽活動に関する研究が発展した近年、大規模な太陽フレアによって上記のような様々な影響がもたらされることが考えられるようになり、「太陽嵐」と呼ばれている。 なお、一般的な用法として太陽フレア全般のことを太陽嵐と呼称する場合もあるが、ここでは主に大きな被害が懸念される格段に強い太陽フレアについて記述する。 文章: 大気圏再突入 大気圏再突入とは、宇宙船や大陸間弾道ミサイルなどの物体が、天体の大気圏から宇宙空間に出てから大気圏に再度進入すること。単に再突入ともいう。 大気圏と宇宙空間の境界は明確ではないが、再突入する物体においては、超高温・高圧が発生し最も危険が大きいフェイズのひとつであるため、その前後のフェーズ(軌道離脱や着陸まで)を含めて呼ばれることもある。 この用語は地上から打ち上げた宇宙機や物体の「帰還」に限って用いる。対義語および上位概念として大気圏突入という言葉があり、地上から打ち上げる物体や、隕石など外来のものを含む物体が、大気圏を通過することを表す場合に用いる。 文章: 光条 光条(こうじょう、英語:ray system)ないし輝条(きじょう)とは、天体の表面にクレーターができる時に拡がった噴出物が、放射状の明るい筋となったものである。かつて光条は大気の無い天体にのみ存在すると考えられていたが、現在では赤外線観測衛星テミス(THEMIS)によって火星上にも発見されている(→Zunil crater)。光条を形成している物質は、光の反射率(アルベド)、組成、熱的性質において、その周囲の物質と異なっている。そのため可視領域で(場合によっては赤外領域で)輝く筋となって観測されるのである。光条はクレーターの直径の数倍まで広がり得る。光条には、噴出物の一部によって形成された小さな二次的クレーターが付随する場合がある。目に見える光条は、その周辺よりも高い反射率を持つ場合が多いが、逆に周辺よりも著しく低い反射率を持つ噴出物も存在する。 文章: 気象 地球の大気は地表から高度数百km程度までで、地表から順に対流圏、成層圏、中間圏、熱圏と命名され、これらの層内には地球の重力に捉えられた気体が存在している。地表から熱圏と中間圏の境界である高度約80kmまでは、大気の組成は窒素約78%・酸素約21%・その他微量成分1%で一定であり、それ以上の高度では高度が上がるに従い分子量の大きな重い成分から減少する。高度約80kmまで成分が一定なのは、この範囲で空気の混合が起こっているためである。そのため、気象現象が起こる範囲はこの高度約80kmまでと考えることが多い。 地表の気圧は標準大気圧1 気圧(= 1013.25 hPa)の前後数十hPaの範囲内にある。高度が上がるに従い気圧は低くなり、また気温も低くなる。ただし、気温が低下するのは赤道付近では約16kmまで、中緯度では約11kmまで、北極・南極付近では約8kmまでである。これ以上の高度に行くと気温は一定か逆に上昇する。この気温低下の止まるところを対流圏と成層圏の境界、対流圏界面といい、ほとんどの気象現象はこの対流圏内で起こる。地上に雨を降らせる雲は対流圏内に存在する。もくもくと湧き上がる背の高い積乱雲も、対流圏界面を突き抜けることはない。一方、成層圏や中間圏にも強い風が吹いている ほか、真珠母雲や夜光雲が発生するが、対流圏に影響を与えることはほとんどない。 地球上に起こる気象は、太陽の活動により地球に供給されるエネルギー(放射エネルギー)に由来している。太陽が発している放射エネルギーを太陽放射といい、ほぼ全量が電磁波であり、そのうち47%が波長0.4 - 0.7μmの可視光線(人間の目に見える光)、46%が波長0.7 - 100μmの赤外線、7%が波長0.4μm以下の紫外線である。なお、生物に有害な波長0.2μm以下の紫外線のほとんどは散乱されたり大気上層(オゾン層)の成分により吸収されたりして、地表にほとんど到達しない。地球に入ってくる太陽放射を100とすると、30は反射によりすぐに宇宙に放出され、残りの70が地球の大気や地面、海洋などに吸収されて熱となる、 文章: 黄道光 黄道光の光は太陽光と同じ連続スペクトルを示す。よってその正体は隕石、火球と同様の物質、すなわち太陽系内部の地球軌道付近に存在する、主としてセンチメートルからマイクロメートルオーダーの惑星間塵である。この非常に多数の塵が太陽光を散乱し、黄道光として観測される。黄道光を作り出している黄道面内の塵は比較的大きいため、太陽の輻射圧によって地球軌道のはるか外側に追いやられることはない。黄道光が黄道に沿っているのは、これらの塵がアポロ群・アモール群といった地球近傍小惑星の破片や短周期彗星の大きな固形物に由来するためと考えられる。ただし、これらの破片や固形物は、太陽光エネルギーの吸収散乱に基づく重力以外の小さな力によってその公転軌道が次第に小さくなり、おおむね1億年以内に太陽に落下する為、太陽系が出来た当時から同じ塵の粒子によって構成されているわけではない。 文章: 太陽 光球の表面には、太陽大気ガスの対流運動がもたらす湧き上がる渦がつくる粒状斑・超粒状斑や、しばしば黒点と呼ばれる暗い斑点状や白斑という明るい模様が観察できる。黒点部分の温度は約4000 K、中心部分は約3200 Kと相対的に低いために黒く見える。また、スペクトル解析からこの黒点部分には水分子が観測された。 光球表面の上には厚さ約2000 kmの密度が薄く温度が約700010000 Kのプラズマ大気層があり、この層から来る光には様々な輝線や吸収線が見られる。この領域を彩層と呼ぶ。皆既日食の始まりと終わりには紅色の彩層を見ることができる。この彩層ではさまざまな活発な太陽活動が観察できる。 彩層のさらに外側にはコロナと呼ばれる約200万 Kのプラズマ大気層があり、太陽半径の10倍以上の距離まで広がっている。彩層とコロナの間には遷移層と呼ばれる薄い層があり、これを境界に温度や密度が急激に変化する。コロナがなぜ太陽表面より温度が高いのかはわかっていない。 文章: 塵旋風 なお、太陽光ではなく、建物の火災や山火事などで地表が熱せられて渦巻状の火柱が立ち上る現象は火災旋風と呼ばれる。 文章: プラズマ 火は燃料の酸化によって高温となり、燃料の一部が電離してプラズマ状態になっている。ろうそくの炎が高電圧をかけた電極に引き寄せられるといった簡単な実験を通して、プラズマの存在を身近なものとして理解できる。炎の中に金属化合物などを入れると、炎色反応により元素特有のスペクトルを放射する。ただし、有機物を燃焼させた際の炎の色は原子スペクトルではなく、主に炭素の黒体放射に由来する。 雷は帯電した雲と大地の間で生じる火花放電である。火花放電では、高電圧により加速された電子によって大気が電離しプラズマ状態となる。また、イオンが大地に衝突したときに2次電子がプラズマ内に供給される。 太陽からの紫外線により、地上から100km付近の大気が電離しプラズマ状態となったものである。電離層は中性大気とプラズマが混在する弱電離プラズマである。電子密度分布は、紫外線による電子生成率と、電子とイオンの再結合などの電子減少率との釣り合いから求まる。 文章: 流星 流星現象を引き起こす物質(流星物質)は、彗星あるいは小惑星が太陽に近づいたときに放出したものである。彗星は太陽に近づくたびに無数の塵(ちり)(小天体)を放出している。これらの塵も彗星とほぼ同じ軌道で太陽の周りを公転している。地球の軌道がそれと交差する場所で、浮遊している流星物質(ダストトレイル)のゾーンと地球の大気のゾーンが重なってきたとき、塵で大気が高温になりプラズマになり再結合することで発光して、流星ないし流星群の現象が生じる。 流星は小さく、大気圏内で燃え尽きる。隕石の形で地上に落ちるのではなく、小さな塵(宇宙塵)に散らばって地上に降り注ぐ。 火球は流星の中でも惑星より明るいもの(定義者により異なる)をいう。火球は小惑星軌道から来た物質が主である。火球を生じたあと、まれに燃え尽きないで地上にまで落下する天体があり、これを隕石という。火球は非常に明るいので、夜間だけではなく昼間でも観察、撮影される場合がある。 文章: 温室効果 5μm付近(可視光線)で最も強く、これより波長が長く・短くなるほど弱くなる。一方、地球や大気からの放射は波長8 - 12μm付近(赤外線)で最も強く、これより波長が長く・短くなるほど弱くなる。大気を構成する物質のうち、オゾンは近紫外線、窒素や酸素は遠紫外線・真空紫外線を吸収するため、これらは太陽から地表へ届く前に吸収されてしまう。また、水蒸気や二酸化炭素などは赤外線を吸収する。一方、可視光線を吸収する気体は少ないため、可視光線のほとんどが大気を透過して地表に届き、地表を暖める。太陽放射は1度放射された後、紫外線はオゾン・窒素・酸素に吸収され、可視光線は地表に吸収される。吸収された電磁波は熱となり、熱はやがて電磁波として再び放射されるが、大気も地表も太陽に比べれば温度が低いため、その放射は赤外線付近の波長が最も強い放射となる。 文章: 大気光学現象 大気光学現象(たいきこうがくげんしょう)とは、大気そのものや、大気中の水滴や氷晶(雲や霧など)によって、太陽または月の光が反射、屈折、回折などを起こすことによって見える光学現象一般を指す。大気光象 (たいきこうしょう)、気象光学現象 (きしょうこうがくげんしょう) とも呼ぶ。 光の経路や氷晶の形などによる分類は目安を示した。複雑なものや観測例が少ないものに関しては、分類が不正確な場合がある。 文章: コロナ 太陽大気の外部にある物質は、非常に高い温度と非常に低い密度のプラズマ状態にある。プラズマの定義は、集団的な振る舞いを示す準中性の粒子の集合体である。 その組成は、太陽内部に似て主に水素であるが、光球に見られるものよりはるかに高く電離している。鉄のような重い金属は、部分的にイオン化され、外部電子のほとんどを失っている。元素のイオン化状態は温度に厳密に依存しており、最下層大気ではサハ方程式によって調整されているが、光学的に薄いコロナでは衝突平衡によって調整されている。歴史的には、鉄の高階電離状態から放出されるスペクトル線の存在により、コロナプラズマの高温が知られるようになり、コロナが彩層の内側の層よりもはるかに高温であることが明らかとなった。 コロナは、非常に高温で軽い気体のような振る舞いを見せる。コロナ内の圧力は、活動領域では通常0.1 - 0.6 パスカル (Pa) と、地球表面の約10 hPaに比べて100万分の1の気圧しかない。しかしコロナは、基本的に陽子と電子という荷電粒子が異なる速度で運動しているため、正しくは気体ではない。エネルギー等配分の法則に基づき、平均的に同じエネルギーを持っていると仮定すると、電子は陽子の1800分の1の質量しか持っていないため、より多くの速度を得ることができる。金属イオンは常により遅い。この事実は、光球とは全く異なる放射過程や熱伝導に関連した物理的な影響を与えている。さらに、電荷の存在は、電流と高磁場の発生を誘導する。電磁流体波(MHD波動)もまた、コロナ内でどのように伝導したり生成されたりするのかまだ明らかにされていないが、このプラズマ内を伝播することができる。 文章: 流星塵 流星や火球が隕石や隕鉄となって、地上に落下することは極めて珍しいが、それほど大きな流星でなくても完全に気化するわけではなく、目に見えないような微小な燃えかすをつくっている。このような微小な隕石の粒は絶えず地球に降り注いでいる。この微小物体を流星塵と呼んでいる。大規模な隕石落下や隕石雨の発生時に、流星塵が大気圏内(高度20 - 40キロメートル程度)で発生した場合、その隕石の航跡は地上から雲のように観測されることがあるが、これをとくに隕石雲(meteoritic cloud)と呼称する。