4 大気圏から宇宙へ

●超高層雷放電

地球の大気は4層に分類される。下から順に対流圏・成層圏・中間圏・熱圏だ。ジェット気流は対流圏上層部の現象だが、それより上空にも階層球列は存在すると思われる。その痕跡を探してみたい。

超高層雷放電という現象をご存じだろうか。高度20〜100kmの成層圏・中間圏・下部熱圏(下部電離層)にかけて起こる放電による発光現象だ。この高度は大気密度が非常に低く対流も少ないため、気象現象はほとんど発生しないとされていた。ところが、1989年に雷雲(高度10km以下)の上で発光現象が観測された。 現在確認されている超高層雷放電にはいくつか種類がある。イラスト画像をご覧いただきたい。

ウイキペディア:超高層雷放電
超高層雷放電


赤い輪のように見えるのがエルブズだ。高度100qあたりで水平に広がる発光で、スケールは直径300〜500km程度だ。大きさから考えると親球表面軌道だろう。円形の軌道には子球列が見えている。全体像は4次元超球面の3次元断面と思われる。そのドーナツ状の水平断面が見えているのだろう。


エルブズの下に垂れ下がって見えるのがスプライトだ。高度約50〜80kmで発光し、鉛直方向の大きさは20km程度、水平方向の大きさは数km〜70km程度である。磁気リコネクションを起こした子球列と思われる。ネット上にはいくつも写真があるが、一本一本のスプライトは典型的にはこのように円錐と逆円錐を重ねたような形をしている。励起した子球列の内管と思われる。

ジョン・デルモンド:スプライト

スプライト


イラストのスプライトの下の細長い青い光はブルージェットだ。成層圏上部付近で見られる。雷雲から上に伸びるため「上向きの雷」とも呼ばれる。
この動画の35秒あたりに積乱雲頭頂部から発射されるブルージェットが鮮明に映っている。l字型軌道が見えるので、ブルージェットよりもむしろ積乱雲頭頂部の形に注目したい。また、動画の30秒あたりにも積乱雲上部が発光する様子が映っているが、その形は球面らせん軌道の頭頂部そのものである。

Blue 'sprites' and 'elves': NASA investigates flashes that appear above storms on Jupiter


この動画にはエルブズとブルージェットが映っている。エルブズやブルージェットが発生する前にいくつかの子球で磁気リコネクションが発生しているのが興味深い。これらの磁気リコネクションは、うっすらと見える親球表面軌道で起きている。その後親球頭頂部のl字形軌道の先端で大規模な磁気リコネクションが起き、上空でエルブズが急速に広がる。
定かではないが、このエルブズは親球頭頂部で磁気リコネクションを起こした子球対が急速に励起して巨大化し、電離層と相互作用している状況ではなかろうか。励起して多段に重なった形の超球面らせん軌道を台風の項でシミュレーションしたが、この軌道を孫球が内層から外層へ高速で軌道公転している状況を想像させる。この超球面らせん軌道は巨視的に見るとほぼ球形だが、動画ではブルージェットが発生すると同時に巨大な半球状のドームが地球にかぶさっているように見える。

Elves seen from space

多層状軌道



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