オーロラはなぜ光る？小学生にもわかるしくみ

寒い場所の夜空に、緑や赤の光がカーテンのようにゆれるオーロラ。とても遠い宇宙の出来事に見えますが、光っている場所は地球の空です。空気の小さなつぶが、宇宙から来た粒と出会うときに光が生まれます。

今日は、オーロラが光るまでを、地球のまわりにある見えない力も使ってたどってみましょう。

先生

オーロラは、空にかかる大きな光の実験みたい。順番に見ていくと、ぐっとわかりやすくなります。

オーロラは、高い空で起きる光

オーロラは、北極や南極に近い地域で見られやすい、空が光る現象です。NICT（情報通信研究機構）によると、光る場所は地上からおよそ80〜500kmも上の、空気がとても薄いところです。

雲よりずっと高いので、オーロラに手をのばしてさわることはできません。でも、地上からは大きな光のカーテンのように見えます。

太陽からは、光だけでなく、電気をもった小さな粒をふくむ「太陽風」も流れ出しています。いつも同じ強さではなく、太陽の活動によって強くなることがあります。

地球のまわりには、磁石の力に似た「磁場」があります。磁場は目では見えませんが、宇宙から来る粒の動きに関わります。強い太陽風などで地球のまわりの環境が大きくゆれると、極に近い空へエネルギーが届きやすくなります。

だいち

見えない磁場って、地球のまわりにある道しるべみたいなもの？

そのイメージで大丈夫です。ただし、本当のしくみはとても複雑です。ここでは、粒が磁場と関わりながら極に近い高い空へ進む、と覚えておきましょう。

高い空まで来た高エネルギーの電子が、空気にある酸素や窒素の原子・分子にぶつかります。ぶつかった相手は、少しのあいだエネルギーを受け取った状態になります。

そのあと、もとの落ち着いた状態に戻るときに、余ったエネルギーが光として出ます。これが、わたしたちの目に見えるオーロラです。

電球の中のしくみとまったく同じではありませんが、「エネルギーを受け取ったものが、光を出して落ち着く」と考えると、イメージしやすいでしょう。

地球の磁場は、極に近いところで宇宙とつながる向きがあります。そのため、宇宙から来た粒が高い空へ入りこむ場所は、北極や南極の近くに集まりやすくなります。

太陽風の影響がとても強いときには、オーロラが活動する場所がふだんより低い緯度まで広がることがあります。日本でも見えた記録がありますが、いつでも見えるわけではありません。

夜空の光は、地球と太陽と宇宙がつながっているしるしの一つです。次に写真や映像を見るときは、「空気のつぶが光っているんだな」と思い出してみてください。

そのまま届いた太陽の光ではありません。太陽から来る粒のエネルギーを受けて、地球の高い空にある酸素や窒素が光を出す現象です。

見えやすい地域でも、空の明るさ、雲、太陽の活動などに左右されます。夜で空が晴れていても、必ず見えるわけではありません。

とても大きな地磁気の乱れが起きたときには、日本で赤いオーロラが見える可能性があるとNICTは説明しています。ただし、めったにない出来事です。