国立極地研究所ら，日本出現のオーロラ色の謎を解明

国立極地研究所，統計数理研究所，東京大学は，2024年5月11日に日本の広範囲から市民によって撮影された179点のオーロラ写真を分析し，色の謎を解明した（ニュースリリース）。

2024年5月11日に起こった巨大磁気嵐を受け，X（旧ツイッター）で撮影を呼びかけた結果，沖縄を含む日本全国からのオーロラ写真が集まった。シチズンサイエンスとしてのオーロラ観測が初めて実現したことになる。

こうして集まったオーロラ写真には，不思議な特徴が幾つかあった。1つは，兵庫県のように緯度が低い地域からもオーロラが観測されたこと，もう1つは，色が赤ではなくマゼンタだったということ。研究グループは，この2つの特徴の説明を試みた。

写真からオーロラの上端の仰角を求められた地点は179地点あり，その撮影時刻はバラバラ。一方，オーロラが発光している高度，緯度を仮定すると，これら多地点からどのくらいの高さで見えるかを見積もることができる。

そこで，さまざまな高度，緯度で発光した場合を考え，それぞれのケースがどのくらい各地点の仰角データと合っているかを比較することでオーロラがどこで発光していたかを推定するベイズ推定を行なった。

すると，通常のオーロラは発光高度が高くても600kmだが，この日のオーロラ上端の高さは1,000km以上であった可能性が高いことが明らかになった。これが，兵庫県などの緯度の低い地域からも見晴らしがよければオーロラが観測できた最大の理由。

もう1つの謎は，なぜオーロラの色が磁気嵐時の典型的な赤ではなくマゼンタだったのかという点。これは，5月の時点では，地上は夜であっても高高度は日射域であり，太陽光の共鳴散乱によって窒素分子イオンの散乱色である青色が加わっていたと説明できる。

また，この磁気嵐では大気の加熱などの影響により，普段は窒素分子イオンの存在しない1,000km以上にまで，その共鳴散乱のもととなる窒素分子イオンが大量に舞い上がっていたためと考えられる。

また，磁気嵐中の青いオーロラを説明しうるもう1つの説として知られている，リングカレントから漏れ出た中性粒子が低緯度の大気に降りこむことによる窒素分子イオンの発光について，大気発光シミュレーションPTRIPによる検証を行なった。

その結果，この中性粒子による発光は弱く，今回のオーロラと対応するとは考えにくいということを定量的に示し，窒素分子イオンの共鳴散乱の発光によるものと結論づけた。

研究グループは，今後もシチズンサイエンスによって，オーロラ観測や磁気嵐などの実態解明が一層進展することが期待されるとしている。