磁気圏

磁気圏についての解説

磁気圏（じきけん、英: magnetosphere）とは、天体の周囲に存在する電離気体（プラズマ）の運動が、主にその天体固有の磁場によって制御されている領域を指します。このような磁気圏は、惑星や衛星に付随して形成され、特に十分な固有磁場を持つ天体の周りには必ず存在します。

磁気圏の構造

磁気圏の外側境界は明確に定義されており、太陽風というプラズマ流は惑星磁場を横切ることができないため、磁気圏はその磁場の影響範囲に制約されています。この外側の境界は「磁気圏界面」と呼ばれ、ここでは太陽風と惑星磁場の圧力が均衡します。具体的には、太陽側では太陽風の運動圧と惑星の磁場圧力が釣り合う位置に形成され、一方で太陽の反対側では磁気圏は引き延ばされた形態をとります。

地球以外にも、水星、木星、土星、天王星、海王星などが固有の磁気圏を持つことが知られています。一方、金星、火星、冥王星などには強い磁気圏は存在しません。

地球の磁気圏

地球の磁気圏の太陽側の界面は、通常、地球中心から約60,000kmの位置にあります。この距離は太陽風の状況によって変動し、太陽の反対側には磁力線が長く伸び、その長さは地球半径の200倍を超えることもあります。この部分は「磁気圏尾」と呼ばれ、北半球側では地球に向き、南半球側では反対の方向を向く磁場が存在しています。

磁気圏の内部では、荷電粒子が地球の磁場に捕捉され、地球の周りを周回しています。特に、エネルギーの高い荷電粒子（1MeV以上）は「ヴァン・アレン帯」を形成し、10 - 200keV程度の中エネルギー帯の荷電粒子は「リングカレント」を形成しています。このリングカレントは、地磁気の変動を引き起こす主要な要因と考えられています。

磁気圏の動的な変化

2007年には、地球の4倍の広さを持つ磁気圏の巨大な穴がNASAの観測衛星「テミス」により観測されました。これまでは、地球と太陽の磁場が逆の方向になることによって磁気圏が損なわれると考えられていましたが、今回の観測では、磁場が同じ方向の時に穴が発生していることが確認されました。

このように、磁気圏は地球の環境に重要な役割を果たし、宇宙空間からの様々な影響を緩和しています。特に、オーロラの発生や、宇宙天気の変動に関連して、さまざまな研究が進行しています。磁気嵐や太陽風との相互作用は、我々の生活にも影響を及ぼす可能性があるため、今後の研究が期待されています。

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