レーダー大気圏科学分野 惣宇利卓弥 特定研究員らの研究グループは、全球測位衛星システム（GNSS） と「あらせ」衛星などの観測データを解析し、2024年5月10日に発生した巨大磁気嵐時のプラズマ圏と電離圏の電子密度の時間変化と空間構造の観測に成功しました。

観測データにおいて、通常、地球半径（6,378 km：赤道半径）の4～6倍の高度域までの宇宙空間に広がっているプラズマ圏が地球半径の1.5倍の高度域にまで急速に縮小し、元の状態にまで回復するまでに4日以上要していたことが分かりました。この回復時間は、通常の磁気嵐時に比べて約2倍長いことが統計解析からも明らかになりました。また、GNSSによる電離圏電子密度観測からは、高緯度から低緯度に至る広範な領域で電離圏の電子密度が静穏時と比べて最大で90%減少し、その状態が少なくとも2日以上も継続していたことが分かりました。

本研究は、このような巨大磁気嵐がもたらした異常な電離圏の希薄化がその上空の宇宙空間に広がるプラズマ圏の回復を阻害していることを初めて観測データ解析から明らかにしました。電離圏の希薄化は、電離圏での反射を利用した短波通信障害の原因となります。また、磁気嵐時のプラズマ圏の構造変化は、ジオスペースにおける高エネルギー粒子の生成に関わる電磁環境を制御します。これらは、宇宙の安全な利用に向けた宇宙天気の観点で予報が必要な項目です。本研究結果は、発生頻度の少ない巨大磁気嵐時の地球周辺の宇宙環境変動予測にも貢献する重要な事例です。

本研究成果は、2025年11月20日に、国際学術雑誌「Earth, Planets and Space」に掲載されました。

2024年5月7日から21日までの期間にわたる地磁気指数の時系列プロット（a）、「あらせ」衛星で観測された近地点と遠地点に向かう軌道に沿った電子密度の高度－時間プロット（（b）と（d））、地球半径の2.5から3.0倍の高度領域における平均電子密度の時系列プロット（（c）と（e））、および「あらせ」衛星の軌道図。

詳しい研究内容について