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| 磁気嵐 | |
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| 初期発症 | 1972年8月2日 |
| 消散した | 1972年8月11日 |
| 影響 | 衛星の摩耗と画像エラー、北ベトナムのハイフォン近郊での磁気影響型機雷の爆発、局所的な電力網と電話回線の遮断 |
太陽活動周期20の一部 | |
1972年8月の太陽嵐は、1972年8月初旬の太陽周期20で発生した、強烈から極度の太陽フレア、太陽粒子イベント、地磁気嵐の要素を伴う、歴史上最も強力な一連の太陽嵐であった。この嵐は、北米の大部分で広範囲にわたる電力網と通信網の混乱を引き起こし、衛星にも障害をもたらした。1972年8月4日には、この嵐により北ベトナムのハイフォン近郊で多数の米海軍の機雷が偶発的に爆発した。[1]コロナ質量放出（CME）の太陽から地球への通過時間は、これまで記録された中で最も速い。[2]
太陽と地球の特性
太陽黒点領域
最も顕著な太陽フレア活動が検知されたのは8月2日から11日にかけてである。顕著な太陽活動のほとんどは、活動的な黒点領域マクマス11976（MR 11976、活動領域は黒点対の集まり）から発生した。[3] [4] [5] [6]マクマス11976は、異常に磁気的に複雑であった。そのサイズは、例外的に大きいというわけではないが大きかった。[7]マクマス11976は、7月29日から8月11日まで、地球を向いていた間に67回の太陽フレア（うち4回はXクラス）を発生させた。 [8]また、数日間にわたって比較的まれな白色光フレアを複数回発生した。[1]同じ活動領域は長寿命であった。この彗星は5回の太陽自転周期を経て存続し、最初は地球に面して領域11947として指定され、太陽の裏側を通り過ぎて見えなくなり、その後、領域11976として地球側に戻り、その後、それぞれ領域12007、12045、12088として循環しました。[9]
8月4日のフレア
電磁気効果
8月4日のフレアは記録が始まって以来最大級のものでした。[10]ソルラッド9の X線センサーをおよそX5.3で飽和させましたが、X20付近にあったと推定されています。[11]これは、 NOAAの電波遮断宇宙天気スケールで非常にまれに到達するR5の閾値です。[12] 1GHzで76,000sfu の電波バーストが測定されました。[8]これは例外的に長時間持続するフレアで、16時間以上にわたって背景レベルを超えるX線放射が発生しました。ガンマ線（ -線）スペクトルのまれな放射は、8月4日と7日の両日、軌道上太陽観測衛星（ OSO 7）によって初めて検出されました。 [13]最大フレアの広帯域電磁放射は、放出されたエネルギーが合計1-5 x 10 32エルグと推定されています。[14]
CMEs
関連するコロナ質量放出（CME）とそのコロナ雲の到着時間は14.6時間で、2023年11月現在でも記録的な最短時間であり、例外的に速く、典型的には例外的に地球効果の高いイベントであることを示しています（通常の移動時間は2〜3日です）。先行する一連の太陽フレアとCMEにより、惑星間媒体から粒子が除去され、2012年7月の太陽嵐と同様のプロセスで急速な到着が可能になりました。[2]地球と太陽の距離が年間を通じて変化するため、他の既知の極端なイベントの移動時間を標準の1 AUに正規化すると、ある研究では、8月4日の超高速フレアは、1859年の大太陽嵐（「キャリントン イベント」として知られる、全体的に最も極端な既知の太陽嵐）と比較しても、他のすべてのイベントに対して外れ値であることがわかりました。[15]これは、推定2,850 km/s（1,770 mi/s）の噴出速度に相当します。 [16]
地球近傍の太陽風の速度も記録破りである可能性があり、2,000 km/s (1,200 mi/s) (光速の約0.7% ) を超えたと計算されています。計測機器がスケール外の高さであったため、速度を直接測定することはできませんでした。[17] [18]グアムの磁気記録の分析では、衝撃波が3,080 km/s (1,910 mi/s) で磁気圏を横切り、突発的な嵐の開始 (SSC) 時間が62秒と驚異的であることが示されました。[19] 1 AUでの磁場強度は推定73-103 nT、電場強度は> 200 mV/mと計算されました。[20]
太陽粒子イベント
IMP-5（別名エクスプローラー41）宇宙太陽観測データに基づく再解析では、>10 MeVイオンフラックスが70,000個/秒/sr/cm（すなわち、毎秒、毎ステラジアン、毎平方センチメートルあたり70,000個の粒子。放射輝度を参照）に達し、太陽放射スケールで極めて稀に到達するNOAA S5レベルに近づいたことが示唆されている。[12]ソフトからハードまで、>1 MeV、>30 MeV、>60 MeVの他のエネルギーレベルでのフラックスも、>100 MeVの場合と同様に極端なレベルに達した。[21] [1]粒子嵐により、北半球極成層圏オゾン層が高度50 km（31 mi）で数日間約46%減少したが、その後大気は回復し、より低い高度39 km（24 mi）で53日間続いた。[22]
CMEに伴う強烈な太陽風と粒子嵐は、太陽系外からの宇宙線放射のこれまで観測された中で最大の減少の一つ、いわゆるフォーブッシュ減少を引き起こした。 [23] 太陽高エネルギー粒子（SEP）の猛攻撃は非常に強力であったため、フォーブッシュ減少は実際には部分的に弱まった。[24] SEPは地球の表面に到達し、地表レベルの事象（GLE）を引き起こした。[25]
磁気嵐
8 月 4 日のフレアと噴出物は、地球の磁気圏に重大な影響から極端な影響を及ぼし、異常に複雑な反応を示した。[1]擾乱嵐時間指数( Dst) はわずか -125 nT で、比較的一般的な「激しい」嵐の範疇に収まった。当初は例外的な地磁気反応が発生し、後に局所的に極端な嵐が発生した (これらの一部はサブストーム内で発生した可能性がある) が、その後北向きの磁場を持つ CME が到来したことで、惑星間磁場(IMF) が当初の南向きから北向きにシフトしたと考えられており、太陽の衝撃が地球に向かうのではなく地球から離れる方向に大きく偏向したため、地磁気活動が大幅に抑制された。初期の研究では、異常な非対称範囲が ≈450 nT であることがわかった。[26] 2006 年の研究では、IMF が南向きに向いていた場合、Dst は -1,600 nT を超え、1859 年の Carrington イベントに匹敵する可能性があることがわかった。[27]
コロラド州ボルダー、ハワイ州ホノルル[ 28]などの磁力計は基準値を超えた高さを記録した。インドの観測所は301～486nTの地磁気突発衝撃（GSI）を記録した。[29]推定AE指数は3,000nTを超え、Kpは数時間間隔で9に達した[30]（NOAA G5レベルに相当）。[12]
磁気圏は急速かつ大幅に圧縮され、磁気圏界面は4～5 R Eに、プラズマ圏（プラズマ圏、または下部磁気圏の境界）は2 R E以下に縮小した。これは、通常の状態における磁気圏の大きさの少なくとも半分から最大で3分の2まで、距離20,000 km（12,000マイル）未満の収縮である。[31] Prognoz 1のデータに基づくと、太陽風の動圧は通常の約100倍に増加した。[32]
影響
宇宙船
天文学者は8月2日に異常なフレアを初めて報告し、後に軌道上の宇宙船によって裏付けられた。8月3日、パイオニア9号は衝撃波と太陽風の速度の突然の増加を検出した[33 ] 。約217〜363マイル/秒（349〜584キロメートル/秒）[34] 。衝撃波は当時太陽から2.2天文単位であったパイオニア10号を通過した。 [4]磁気圏が大きく収縮したために、多くの衛星が地球の保護磁場の外側を越え、そのような境界を越えた磁気圏への侵入は不安定な宇宙気象条件と潜在的に破壊的な太陽粒子の衝突をもたらした。[35]インテルサットIV F-2通信衛星の太陽電池パネルアレイの発電は5 ％低下し、約2年分の摩耗に相当した。[ 36]軌道上の電源障害[37]国防気象衛星プログラム（DMSP）のスキャナー電子機器の故障により、南極冠の画像に異常な光点が出現した。[1]
地球の影響とオーロラ
8月4日、オーロラが非常に明るく輝いたため、イギリスの南海岸に影が落ち[1]、その後間もなくスペインのビルバオの磁気緯度46°にまで影が落ちた[38] 。 8月5日まで、激しい地磁気嵐が続き、明るい赤色（極端な現象に関連する比較的珍しい色）で高速で移動するオーロラが南半球の暗い領域から正午に見えるようになった[39] 。
無線周波数（RF）の影響は急速かつ強烈だった。HFやその他の脆弱な周波数帯で、地球の太陽が当たる側でほぼ瞬時に電波遮断が始まった。夜間の中緯度E層が発達した。[40]
地磁気誘導電流（GIC）が発生し、カナダ全土および米国東部と中部の大部分で電力網に大きな障害を引き起こした。強い異常は南はメリーランド州とオハイオ州まで報告され、中程度の異常はテネシー州で、弱い異常はアラバマ州とテキサス州北部で報告された。ノースダコタ州とマニトバ州の相互接続での電圧低下は64％で、送電線への高輸出条件で発生した場合、システム崩壊を引き起こすのに十分であり、大規模な停電を引き起こしていただろう。これらの地域の多くの米国電力会社は、火成岩の地質学の存在、地磁気緯度、および各電力網の運用特性の違いが要因であると疑われ、障害は報告されていない。 [41]マニトバ・ハイドロは、マニトバ州から米国への逆方向の電力が数分以内に120MW急落したと報告した。ニューファンドランドでは保護リレーが繰り返し作動した。[1]
イリノイ州とアイオワ州を結ぶアメリカン・テレフォン・アンド・テレグラフ（現AT&T）のL4同軸ケーブルで停電が報告された。当時、磁場変動（dB/dt）は現地で約800 nT/分と推定され[31]、磁場強度のピーク変化率はカナダ中部と西部で2,200 nT/分を超えたが、停電は電離層の東向きのエレクトロジェットの急激な強化によって発生した可能性が高い。[42] AT&Tはまた、シカゴとネブラスカ州を結ぶ電話ケーブルで60ボルトのサージを経験した。[34]誘導電界は高電流シャットダウン閾値を超えて7.0 V/kmと測定された。この嵐はフィリピンやブラジルなどの低緯度地域、および日本でも検出された。[1]
軍事作戦
アメリカ空軍のベラ核爆発探知衛星は爆発が発生したと誤認したが、リアルタイムでデータを監視していた人員によってすぐに対処された。 [1]
米海軍は、機密解除された文書に示されているように、[43]ホンラ地域（磁気緯度 ≈ 9°）で約30秒以内に数十個のデストラクター磁気影響機雷（DST）が自然発生的に爆発したことは、激しい太陽嵐の結果である可能性が高いと結論付けました。一説によると、4,000個の機雷が爆発したとのことです。 [44]太陽嵐が地球の地磁気擾乱を引き起こすことは知られていましたが、これらの影響が十分に強力であるかどうかは軍にはまだわかっていませんでした。NOAA宇宙環境センター（SEC）[2]での海軍調査官の会議や他の施設や専門家によって、その可能性があることが確認されました。[1]
有人宇宙飛行
アポロ計画の合間に発生したが、この嵐はNASA内で長らく記録に残されてきた。アポロ 16 号は1972 年 4 月 27 日に地球に帰還し、その後の (そして最終的に最後の) アポロ月面着陸は同年 12 月 7 日に出発する予定だった。計画が 8 月に実施されていた場合、アポロ司令船内の乗員は入射する放射線の 90% から遮蔽されていたであろう。しかし、月面計画の大半がそうであったように、宇宙飛行士が地球の防護磁場の外にいた場合、この低減された放射線量でも急性放射線症を引き起こした可能性がある。軌道上で船外活動(EVA)に従事していた宇宙飛行士や月面歩行を行っていた宇宙飛行士は、重度の放射線中毒を経験したり、致死量の放射線を吸収したりした可能性もあった。場所に関係なく、その量の放射線にさらされた宇宙飛行士は、がんを発症するリスクが高まったであろう。
これは、宇宙時代に発生した数少ない太陽嵐のうち、重篤な病気を引き起こす可能性があり、潜在的に最も危険なものの一つでした。[45] 8月初旬の最も激しい太陽活動がミッション中に発生していたら、乗組員は飛行を中止し、緊急帰還と着陸による治療を含む緊急措置に頼らざるを得なかったでしょう。[46]
太陽物理学と社会への影響
この嵐は、宇宙天気を研究する太陽物理学の分野における重要な出来事であり、その後数年間と1970年代から1980年代にかけて多数の研究が発表されたほか、いくつかの影響力のある内部調査と重要な政策変更につながった。事件から約50年後、この嵐は2018年10月にアメリカ地球物理学連合（AGU）のジャーナルSpace Weatherに掲載された記事で再検討された。初期および初期の研究とその後の再解析研究は、 1957～1958年の国際地球観測年（IGY）中に最初の監視施設が設置され、その後データセットを維持するための世界的な科学的協力があったからこそ可能になった。地上局と気球からの初期の地上データは、後に宇宙観測所と組み合わされ、それまで可能だったよりもはるかに完全な情報が形成され、この嵐は当時まだ始まったばかりの宇宙時代に広く文書化された最初の嵐の1つとなった。これにより、軍とNASAは宇宙天気を真剣に受け止め、その監視と研究に資源を投入するようになった。[1]
2018年の論文の著者らは、1972年の嵐を1859年の大嵐といくつかの点で強度面で比較した。彼らは、それがキャリントン級の嵐だったと仮定している。[1]他の研究者は、磁場の方向パラメータが良好であった場合、1972年の出来事は地磁気嵐に関して1859年と匹敵する可能性があると結論付けている。 [20] [47]あるいは、関連する考慮に基づいて「失敗したキャリントン型嵐」とみなすこともできる。 [48]これは、2013年の王立工学アカデミーの報告書でも指摘されている。[49]
参照
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- ^ 極端な宇宙天気：工学システムとインフラへの影響。ロンドン：王立工学アカデミー。2013年。ISBN 978-1-903496-95-4。
さらに読む
- リンカーン、J. バージニア、ホープ I. レイトン (1972)。太陽地球物理学の世界データセンター A: 1972 年 7 月 26 日～8 月 14 日の世界間隔の回顧録の予備的データ集。レポート UAG 21。コロラド州ボルダー: NOAA。
- Coffey, HE 編 (1973)。1972 年 8 月の太陽地球現象に関する収集データ レポート。レポート UAG-28。コロラド州ボルダー: NOAA。
外部リンク
- 1972 年 8 月 7 日のビッグベア太陽観測所 (NASA) で記録されたタツノオトシゴフレアのビデオ
- レツター、ラフィ（2018年11月14日）。「ベトナム戦争中、太陽嵐が米海軍の機雷を爆発させた」。サイエンティフィック・アメリカン。
