木星のオーロラは、
1000万ボルトで1000万アンペアの輝き

20050721日号
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ハッブル画像
項目 太陽系
主題 木星
Jovian Lights
Credit: NASA/JPL/University of Arizona
Explanation
The Sun blows charged particles into the magnetic traps around major planets with atmospheres and create spectacular auroral displays. The dual observations of Jupiter by the Chandra and Hubble telescopes show that this giant planet also has the ability to generate its own aurora from rotation. Scientists have obtained new insight into the unique power source for many of Jupiter's auroras, the most spectacular and active auroras in the Solar System. Extended monitoring of the giant planet with NASA's Chandra X-ray Observatory detected the presence of highly charged particles crashing into the atmosphere above its poles. X-ray spectra measured by Chandra showed that the auroral activity was produced by ions of oxygen and other elements that were stripped of most of their electrons. This implies that these particles were accelerated to high energies in a multimillion-volt environment above the planet's poles. The presence of these energetic ions indicates that the cause of many of Jupiter's auroras is different from auroras produced on Earth or Saturn.
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 今日の宇宙画像は、木星のオーロラについてです。
 地球上のオーロラ以上の電圧と電流が、木星の表舞台のオーロラの舞姫を裏舞台から支えていました。
 板についたオーロラに合点がいくかもしれませんね。
 木星のオーロラは、また、太陽風の襲撃からばかりでなく、自身の体と吹けば飛ぶような衛星月からの影響も受けていました。
 惑星地球の故事、「山椒は小粒でもピリリと辛い」を遠くの長姉(兄)惑星の木星が、身を挺して示しているようです。
 翻って、弟(妹)の惑星地球は、砂粒にも満たない無作法な知的生命体に苛め抜かれて、双子惑星の金星環境に改悪されようとしています。
 賢姉(兄)愚弟(妹)の見本は、惑星地球の知的生命だけで勘弁してもらいたいと、親星の太陽は心底思っているかもしれません。
 2005年 7月25日 t.sasaki
木星の輝き
Credit: NASA/JPL/University of Arizona
画像の説明
 太陽打撃は、大気圏に接する大惑星周辺の磁気罠に入って、分子を襲撃して、素晴らしいオーロラのディスプレイを生み出します。
 チャンドラとハッブル望遠鏡による木星の二重観測は、この巨大な惑星にも自転からそれ自身のオーロラを生成する能力があることを示します。
 科学者は、太陽系内の最も素晴らしくて活発なオーロラである木星のオーロラの多くに関して、ユニークな電力源に対する新しい洞察を得ました。
 NASAのチャンドラX線天文台による巨大な惑星の広範なモニタリングは、その極の上に大気圏に暴走する高荷電粒子の存在を見つけました。
 チャンドラによって測定されるX線スペクトルは、オーロラの活動が、大部分の電子を取り除かれた酸素と他の元素のイオンで生じることを示しました。
 これは、これらの粒子が、惑星の極上で数百万ボルトの環境で、高いエネルギーに加速されたことを意味します。
 これらの精力的なイオンの存在は、木星のオーロラの多くの原因が、地球や土星で生じるオーロラと異なることを示します。


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 これまで木星に接近した宇宙船は、木星の極地上を探検しなかったので、X線観察は、その環境を徹底調査する少ない方法の1つを提供します。

 これらの結果は、科学者にとって、地球上のオーロラよりも1000倍強力な木星のオーロラによる発電力に関するメカニズムの理解の助けになります。

 最も強力な稲妻の電圧よりも100倍も激烈なおよそ1000万ボルトの電圧と1000万アンペアの電流は、X線観察による解釈が要求されます。

 これらの電圧は、また、ユリシーズ宇宙船が木星の近くで観察した精力的な電子による電波放出を説明するでしょう。

 地球上で、オーロラは、精力的な粒子の太陽の嵐によって引き起こされて、地球の磁場が侵害されます。

 太陽からの粒子の突風は、また、木星でオーロラを発生させますが、地球とは異なり、木星では、オーロラが生じるもう一つの原因があります。

 木星の急速な自転、激しい磁場とその火山のように活発な月イオからの分子の豊富な源は、電子とイオンの巨大な蓄積をつくります。

Credit: NASA/CXC/MSFC/R.Elsner et al.
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 木星の磁界の中に閉じ込められた荷電粒子は、木星上でほとんど常に活発なオーロラを生み出すために、ガスと衝突して極地上の大気圏へ連続的に下降し加速されます。

 もし、オーロラの原因である粒子が、太陽から来ているのならば、激烈な紫外線オーロラを生み出すために、それらには、豊富な陽子が伴っていたでしょう。

 チャンドラ観察期間中に行われたハッブルの紫外線観察は、比較的弱い紫外線のラッパ状の広がりを示しました。

 チャンドラとハッブルの組み合わせデータは、このオーロラの活動が、木星の大気圏のずっと上の極地の磁場に閉じ込められる酸素と他の元素の荷電イオンの加速に起因したことを示します。

 チャンドラは、木星の激しいオーロラの活動の間、およそ40時間に渡って惑星を観測しました。これらのチャンドラ観察には、紫外線波長で1.5時間のハッブル宇宙望遠鏡観察が伴いました。


 この概略図は、木星の異常に頻繁で素晴らしいオーロラの活動が、どのように生じるかを図示します。

 木星の強い速く回転する磁場(ライトブルーの線)は、惑星周囲の宇宙で強い電界を生成します。

 木星の火山のように活発な月イオからの粒子(白い点)は、電子とイオンの巨大な蓄積をつくるために外部を押し流します。

 これらの木星の磁場に閉じ込められる荷電粒子(金の小片)は、極地の上の大気圏の中へ絶えず降りて加速されるので、オーロラは木星でとても活発です。

Credit: NASA/ CXC
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 ハッブル宇宙望遠鏡は、8億キロメートル離れた巨大な惑星木星が、鋼青色の不気味な光を放つ素晴らしいオーロラを堪能していました。

 オーロラは、上層大気の中で惑星の磁界に沿って走り回っている高エネルギーの電子による光の幕です。

 電子が、大気のガスを刺激して、それらが光る原因になります。

 画像は、磁気北極に集中するオーロラの主な卵形に加えて、極冠の内側より広がった放射を示します。

 オーロラが、地球極地の王冠と同じ現象に似ているけれども、ハッブル映像は、木星の最大の月の3つの磁気足跡によるユニークな放射を示します。

 これらの先端は、各々の衛星から惑星まで木星の磁場に続いて到達しています。

 オーロラの足跡は、左の端に沿ったイオ、中央近くのガニメーデ、ガニメーデのオーロラの足跡の右下のエウロパから、この画像で見ることができます。

 衛星によって発生する電流が引き起こすこれらの放射は、木星の磁場に沿って流れて、超高層大気の内外で跳ね上がります。

Credit: NASA/JPL/University of Arizona
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 木星のオーロラは、地球上で見られるどんなオーロラとも異なっています。

 木星のこの紫外線映像は、1998年11月26日にハッブル宇宙望遠鏡の結像分光器(STIS)で撮りました。この紫外線眺めで、オーロラは、明らかに目立ちますが、木星の雲構造は、霞で覆い隠されています。

 2000年12月14日から1週間に渡って、ハッブルとカッシーニ宇宙船が木星のオーロラの共同の集中観察を行いました。

 共同チームは、オーロラがどのように動くかを予測するコンピューター・モデルを開発して、惑星の磁場で太陽風の影響に対する新しい洞察を生みました。



 木星の宇宙環境概要の切断図は、磁気を帯びて閉じ込められた放射イオン(赤)、火山の多い月イオの中性ガス円環体(緑)、月エウロパの新しく発見された中性ガス円環体(青)を示しています。

 白線は、磁場線を表します。

 閉じ込められたイオンと中性ガスの間の相互作用のため、精力的な中性原子(ENA)は、エウロパ円環体範囲から放射されます。

 カッシーニ宇宙船の磁気圏結像計器は、木星のカッシーニの接近飛行の間、2001年の初めにそれらの精力的な中性原子の像を造りました。

 放射イオンが木星の超高層大気上へ影響を与えるとき、精力的な中性原子も木星から生まれます。

Credit: NASA/JPL/
Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory
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