オーロラの発生の原理を解説！よく見える場所や人体への影響は？

みなさんはオーロラを生で見たことはありますか？

筆者はまだ生まれてこのかた見たことはありません。でもいつかこの目で見てみたいと思っております！

さてそんなオーロラですが、なぜあのような神秘的な発光をするのかご存知でしょうか。今回はオーロラについて物理の知識も交えて解説していきます。

１．オーロラはなぜ発光するの？

オーロラは極光とも呼ばれていて、主に北緯65～70度付近の地帯によく見られます。このよく見える地帯のことをオーロラベルトと呼び、観光地としても盛んです。

オーロラができる高度は地上から100～500kｍの熱圏という場所です。この熱圏は我々人間が生活する0～18kmの対流圏とは大きく離れているので、地上の温度や湿度などがオーロラに影響することはありません。

さてオーロラの光の発生について解説していきますが、ここで高校の物理の授業で習った知識が出てきます。

オーロラの光の波長は、高いエネルギー状態にあった物質(酸素や窒素など)が低いエネルギー状態に戻るときに放出する光の波長と一致するのです。

この時に出る光のことを固有スペクトルと呼びます。窒素ならば色が赤と緑の光で、酸素ならば色が赤と緑の光になるのです。

ここで酸素や窒素のエネルギー状態を変える物質になるのが、太陽からくる荷電粒子です。この荷電粒子が大気中の気体と衝突することによって、気体のエネルギー状態が変わり発光するのです。

地球は太陽から毎日光を浴び続けていますが、同時に大量の電離気体の流れにもさらされています。

この太陽からくる電離気体の流れのことを一般に太陽風と呼びますが、この太陽風は非常に温度が高いため、様々な気体がプラスのイオンとマイナスの電子に分離しているのです。

この太陽風が地球に接近すると、地球の磁場によってかわされますが、太陽から持ってくる磁場の向きによっては、その一部が地球の磁気圏に入ってしまうのです。

磁気圏に侵入した電離気体の流れは地球の夜の側に引き寄せられると、地球の磁力線の向きに沿って極地へと落下していき、そこで地球の熱圏内にある気体と衝突する、という流れです。

オーロラが出現すると、その高度から近い人工衛星などに影響が出ます。人工衛星との通信が困難になるなどの障害が出たり、また国際宇宙ステーションなどで活躍する宇宙飛行士は、高エネルギー電子が人体に悪影響を及ぼしかねないのでオーロラの近くの外に出ることができません。

最も地上との距離は非常に離れているため、地球に住んでいる人達の体にまでは影響はないのでご心配なく。

以上オーロラについての物理の知識を交えての解説でした！

これから冬の季節が到来すると思いますが、今年の年末年始はオーロラを見るツアーに参加してみてはいかがですか♪