超高層物理

研究室紹介

地球の環境や生命活動は、太陽からの光や熱のエネルギーによって維持されており、太陽は私たちにとってなくてはならない存在です。しかし、決して安定した存在ではなく、表面からは「太陽風」と呼ばれる高エネルギーのプラズマと磁場が常に噴き出しており、様々な時間スケールの周期的変動や突発的なエネルギー解放が発生する活動的な天体です。極域の夜空に出現する美しいオーロラもその影響の一例ですが、宇宙空間の積極的な活用が進む現代では、無線通信や送電網、人工衛星の運用への悪影響など、人類の活動に様々な形で影響が及ぶため、太陽活動に由来する地球周辺の宇宙環境の変動を理解したり、人類の活動への影響を予測したりすることは、重要な研究課題と認識されるようになりました。

また、地球の大気は、上空ほど薄くなっていきますが、気象学で取り扱われるような地球表層の大気よりも上空の高度約60キロメートル以上の領域は「超高層大気」や「電離圏」とも呼ばれ、太陽の極端紫外線によって一部が電離し、プラズマ状態になっています。さらに上空の「磁気圏」と呼ばれる領域では、地球自身の磁場によって満たされており、太陽風から地球自身を守るバリアーの役割も果たしていますが、そこでは太陽風との相互作用によって多様なプラズマ現象が生起しています。これらの地球周辺の宇宙環境は、地上ではなかなか実現が難しい「巨大なプラズマ実験室」であると捉えることもでき、そこで発生する様々なプラズマ現象について観測を基に実証的に探究することは、宇宙プラズマのみならず、広くプラズマ物理学に関する新たな知見を与えるものと期待され、魅力的な研究のフィールドでもあります。

当研究室では、その中でも特に、地球の極域上空でオーロラ現象に伴って発生する電波やプラズマ波動現象に着目して研究を進めています。独自に開発した電波受動観測装置を用いた北欧域での観測をベースに、他の関連する地上観測機器や地球周回衛星の観測データとの比較解析なども行いながら、様々な宇宙プラズマ現象について探究しています。加えて、関連する基本的な物理法則や物理現象を小中学生でも体験的に理解できることを目指した理科教材の開発を行なっています。

授業では、皆さんが専門を学ぶ上で大事な素養となる物理学を主として担当しますが、授業で理解が不十分だった点や疑問に思ったことは必ずなくせるように、気軽に質問や相談に来てください。また、物理や工学的な手法を用いた地球周辺の宇宙環境研究やフィールドワーク、物理教材の開発などに興味のある皆さんも、ぜひ気軽に研究室をのぞいてみてください。