ウィスラー（ラジオ）

ホイッスラーとは、雷によって発生する超低周波（VLF）の電磁（電波）波である。^[1]地上のホイッスラーの周波数は1kHz から30kHzで、最大周波数は通常3kHzから5kHzである。ホイッスラーは電磁波であるが、可聴周波数で発生し、適切な受信機を使用して音声に変換することができる。ホイッスラーは、雷撃（主に雲内雷撃と帰還雷撃）によって生成され、その際、インパルスは地球の磁力線に沿って一方の半球から他方の半球へと移動する。低周波は電離層と磁気圏のプラズマ環境を通過する速度が遅いため、数kHzの分散を受ける。そのため、数秒間続く下降音として知覚される。ホイッスラーの研究では、ホイッスラーを純音、拡散音、2ホップ音、エコー・トレイン音の4種類に分類している。

ボイジャー1号と2号は木星付近で「木星ホイッスラー」と呼ばれるホイッスラーのような活動を検出し、^[2]ボイジャー1号による雷の視覚的観測を裏付けました。^[3]

ホイッスラーは地球の磁気圏で検出されており、数十から数百Hzの周波数のため「ライオンの咆哮」と呼ばれることが多い。^[4]

ホイッスラーを発生させる雷放電の電磁エネルギー パルスには、電子サイクロトロン周波数より低い広範囲の周波数が含まれています。電離層の自由電子との相互作用により、波は高度に分散し、誘導波のように地磁気線に沿って進みます。これらの線は磁場に十分な集束効果を与え、磁場エネルギーの散乱を防ぎます。その経路は赤道面上で地球の半径の 3 ～ 4 倍の宇宙空間まで達し、雷放電のエネルギーを地球の反対側の半球にある地点に運びます。この地点はホイッスラーの電波放射位置の磁気共役点です。そこからホイッスラー波は反射されて、発生元の半球に戻ります。エネルギーは地球表面からほぼ完全に 4 回または 5 回反射され、分散が増大し、振幅が減少する。このような長い経路では、エネルギーの伝播速度は c/10 ～ c/100 (c は光速) の間であり、正確な値は周波数によって異なります。

HF ヒーターアレイによる下層電離層の変調加熱も、ホイッスラーモードの伝播を励起する VLF 波を生成するために使用できます。VLF 変調電力エンベロープを持つ高出力 HF 波を D 領域電離層に送信することで、電離層プラズマの伝導率を変調できます。この伝導率変調と自然に発生するエレクトロジェット場が組み合わさって、変調周波数で放射する仮想アンテナが生成されます。HAARP HF ヒーターアレイは、磁気共役点で検出可能なホイッスラーモード VLF 信号を励起するために使用されており、受信した VLF データには最大 10 ホップが確認できます。^[5]

ホイッスラー音は1886年には長距離電話線で聞こえていたとみられるが、最も明瞭な初期の記述は1919年のハインリッヒ・バルクハウゼンによるものである。イギリスの科学者ルウェリン・ロバート・オーウェン・ストーリーは1953年の博士論文で、雷がホイッスラー音を発生させることを示した。 ^{[1] [6] [7]}同じ頃、ストーリーはホイッスラー音の存在は地球の大気圏にプラズマが存在し、それが地球の磁力線と同じ方向に電波を動かしていることを意味すると仮定した。^{[6] [7]これから彼は}電離層と磁気圏の間にある薄い層であるプラズマ圏の存在を推測したが、決定的に証明することはできなかった。^[7] 1963年、アメリカの科学者ドン・カーペンターとソ連の天文学者コンスタンチン・グリンガウズは、それぞれ独立して、後者はルナ2号宇宙船のデータを使用して、ストーリーの考えに基づいてプラズマ圏とプラズマ圏界面の存在を実験的に証明した。^[6]

アメリカの電気技師ロバート・ヘリウェルもホイッスラーの研究で知られている。ヘリウェルと彼の学生の一人であるジャック・マリンクロットは1950年にスタンフォード大学で非常に低い無線周波数の雷のノイズを調査していた。マリンクロットはいくつかのホイッスラーの音を聞いて、それをヘリウェルの注意を引いた。^{[8]ヘリウェルが1982年10月の}スタンフォードエンジニアの記事で回想しているように、彼は最初は人工物だと思ったが、ホイッスラーの音を自分で聞くまでマリンクロットと一緒に無線監視をしていた。ヘリウェルは1954年のパロアルトタイムズの記事でこれらの音を「奇妙で奇妙で、空飛ぶ円盤のように信じられない」と表現した。^[8]ヘリウェルはホイッスラーの生成に関与するメカニズムを理解しようとした。彼は、1971年から1988年まで活動していた西南極のVLF前哨基地サイプル基地で実験を行った。 ^[8] VLF無線信号の波長は非常に大きいため（10kHzの周波数は30キロメートル（19マイル）の波長に相当）、サイプル基地には長さ13マイル（21km）のアンテナがあった。このアンテナは、カナダで検出されるVLF無線信号を地球の磁気圏に送信するために使用された。電離層はこれらの低周波に対して透明であるため、これらの信号を磁気圏に注入することが可能であった。^[8]

ホイッスラーは、第一次世界大戦中のイギリスの無線通信士によって名付けられました。 ^[6] 広帯域スペクトログラムでは、ホイッスラーの特徴として、数秒間で音が急速に低下することが観察されます。これは、まるで人が口笛を吹いているか、手榴弾が飛んでくるかのようであり、これが「ホイッスラー」という名前につながっています。^[6]

地球電離層導波管内を伝播する電磁信号の一種で、電波大気信号またはスフェリック信号と呼ばれ、電離層を逃れて磁気圏へと伝播する場合があります。信号はバウンスモード伝播になりやすく、完全に減衰するまで地球の反対側で反射し合います。信号がこのホップパターンのどの部分にあるかを明確にするために、信号が現在バウンス経路のどの部分にあるかを示す番号で指定されます。^[9] 最初の上向き経路では、信号は と呼ばれます。地磁気赤道を通過した後は、 と呼ばれます。+ または - 記号は、それぞれ上向きまたは下向きの伝播を示します。数字は現在進行中の半バウンスを表します。反射された信号は、地磁気赤道を再び通過するまで と再指定され、その後と 呼ばれます。0+1−1+2−

• 夜明けの合唱（電磁）
• 電磁電子波
• ヒスノイズ（電磁ノイズ）
• 大気騒音
• ラジオの雰囲気
• ヘリコン（物理学）

• Advanced Composition Explorer (ACE) は 1997 年に開始され、現在も運用されています。
• FR-1は 1965 年に打ち上げられ、電離層と磁気圏の VLF 波を測定した初期の宇宙船の 1 つで、現在は運用されていないが、現在も地球を周回している。
• ヘリオス（宇宙船）
• メッセンジャー（水銀表面、宇宙環境、地球化学および測距）は、2004 年に打ち上げられ、2015 年に退役しました。
• 放射線帯嵐探査機
• 太陽観測衛星(SDO) は 2010 年に打ち上げられ、現在も運用中です。
• 太陽・太陽圏観測衛星(SOHO) は 1995 年に打ち上げられ、現在も運用中です。
• ソーラー・マキシマム・ミッション(SMM)、1980 年に打ち上げられ、1989 年に廃止されました。
• ソーラーオービター（SOLO）、2020年2月に打ち上げ、2021年11月に運用開始。
• 2018年に打ち上げられ、現在も運用中のパーカー太陽探査機。
• STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory) は 2006 年に打ち上げられ、現在も運用中です。
• 遷移領域・コロナ探査衛星（TRACE）、1998年に打ち上げられ、2010年に廃止された。
• ユリシーズ（宇宙船）、1990年に打ち上げられ、2009年に退役。
• WIND（宇宙船）、1994年に打ち上げられ、現在も運用中。