夜空のオーロラは、
何が光っている？

01｜光っているのは空気

このカーテンは、
空気が放つ光です。

光の帯がのびたり、波のように揺れたりするオーロラ。雲に色をつけたようにも見えますが、光っているのは地球の高い空にある空気です。

空気には、私たちが呼吸に使う酸素や、もっと多く含まれる窒素ちっそがあります。そのとても小さな粒がエネルギーを受け取ると、光を放つのです。地上からよく見る雲より、ずっと高いところで起こります。

カメラは、目では色が分かりにくい弱い光も写せることがあります。写真の鮮やかさを、そのまま肉眼での見え方とは考えないでください。

ふだんは透明な空気が、なぜ光を放つのでしょうか。そのきっかけを、宇宙までたどってみます。

02｜宇宙からのエネルギー

太陽の働きが、
地球の空へつながります。

01

宇宙から、大気へ地球のまわりの電子が
上空へ降りてきます。

02

空気の粒にぶつかる目に見えない小さな粒に
エネルギーを渡します。

03

光になって出ていく受け取ったエネルギーを
光として放ちます。

太陽からは、電気を帯びた小さな粒の流れが、いつも吹き出しています。「太陽風」といいます。地上の風とは違い、宇宙を流れる粒です。

地球のまわりには、磁石の力が働く磁場じばがあります。太陽風とこの磁場が関わり合うと、地球のまわりにある「電子」という小さな粒がエネルギーを得て、大気へ降りてきます。夜に明るく見えるオーロラでは、太陽からの粒がそのまま空へ飛び込むだけ、という話ではありません。

電子が空気の粒にぶつかり、エネルギーを渡す。そのエネルギーが光として出ると、オーロラになります。多く見られるのは、磁場の北と南の極を囲む帯状の地域です。

光の正体は分かりました。では、同じ空気から赤や緑が生まれるのは、なぜでしょうか。

03｜色が教える高さ

赤も緑も、
酸素から生まれます。

より高い、
空気の薄いところ赤い光
酸素

赤より低い
ところに多い緑の光
酸素

カーテンの
下の縁など紫・ピンク
窒素

地表

光の色は、どんな空気の粒が、どんな状態で光ったかによって変わります。酸素は緑や赤、窒素は青や紫、ピンクの光に関わります。

同じ酸素なのに赤と緑があるのは、高さによって空気の薄さなどが違うためです。赤い光を出すまでには時間がかかり、ほかの粒にぶつかると、その前にエネルギーを失うことがあります。空気が薄い高いところなら、赤い光を放ちやすいのです。

図は代表的な並びを示しています。実際には発光する高さに幅があり、光が重なることもあります。それでも色を調べると、どの高さで何が起きたかを探る手がかりになります。

高い赤、低い緑。この違いは、遠く離れた日本からオーロラを見るときにも関係します。

04｜日本から見える理由

赤い空は、
遠くの光かもしれません。

遠くからは、上の光だけ見えることも。地球の丸みに注目してください。

日本側の観測者北の空を見ています。高い赤は、見通せる低い緑は、地球の陰へ

オーロラは北極や南極の周辺でよく見られますが、地球の磁場が大きく乱れると、光る帯がふだんより広がり、日本から見えることもあります。

ただし、日本の真上で光っているとは限りません。北の遠い空で発光していても、高い赤い部分は見通せる場合があります。低い緑の部分は地球の丸みに隠れるため、赤だけが目立つのです。