(57)【要約】【課題】電離層に生じた擾乱を正確に検出することができる電離層擾乱検出装置、地震予測システムを提供する。【解決手段】人工天体を含む天体であって地球外の天体から発せられて電離層を通過した電波を受信することができる通過電波受信手段と、通過電波受信手段における電波の受信状態から非受信状態に変化したことに基づいて、電離層のプラズマ密度に変動が生じたことを判断する判断手段と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人工天体を含む天体であって地球外の天体から発せられて電離層を通過した電波を受信することができる通過電波受信手段と、
前記通過電波受信手段における電波の受信状態から非受信状態に変化したことに基づいて、電離層のプラズマ密度に変動が生じたことを判断する判断手段と、を備える電離層監視装置。
【請求項２】
前記通過電波受信手段は、電離層のプラズマ密度に応じて電離層を通過する又は電離層によって反射される周波数帯の電波を受信する請求項１に記載の電離層監視装置。
【請求項３】
前記通過電波受信手段は、地上に設置された請求項１に記載の電離層監視装置。
【請求項４】
人工天体を含む天体であって地球外の天体から発せられて電離層を通過した複数の周波数の電波を受信することができる通過電波受信手段と、
前記通過電波受信手段によって受信できなかった第１の周波数と受信できた第２の周波数とに前記複数の周波数を分類する周波数分類手段と、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との境界となる臨界周波数を決定する臨界周波数決定手段と、
前記臨界周波数を記憶する臨界周波数記憶手段と、
前記臨界周波数記憶手段に記憶されている過去の臨界周波数に基づいて、前記臨界周波数が時間的に変化したことを検出する臨界周波数変化検出手段と、
前記臨界周波数変化検出手段によって臨界周波数が時間的に変化したと判別したことに基づいて、電離層のプラズマ密度に変動が生じたことを判断する電離層判断手段と、を備える電離層監視装置。
【請求項５】
請求項４に記載された電離層監視装置を備える地震予測システムであって、
前記臨界周波数が継続して変化した継続時間を検出する継続時間検出手段と、
前記臨界周波数記憶手段に記憶されている臨界周波数から統計的閾値を算出する統計的閾値算出手段と、
前記継続時間と前記統計的閾値とに関連付けられたマグニチュードが規定されたマグニチュード参照テーブルを記憶するマグニチュード参照テーブル記憶手段と、
前記マグニチュード参照テーブルにより決定されたマグニチュードによって、アラートを発信するアラート発信手段と、を備える地震予測システム。
【請求項６】
前記マグニチュードの大きさに基づいてアラートを発信する対象を規定したアラート発信対象テーブルを記憶するアラート発信対象テーブル記憶手段を、さらに備え、
前記アラート発信手段は、前記マグニチュードの大きさに基づいてアラート発信対象テーブルを参照して、アラートを発信する対象を決定する請求項５に記載の地震予測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電離層に生じた擾乱を検出する装置に関し、特に、発生した擾乱を用いて地震を予測する地震予測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震の発生を予測するために電離層に生じた擾乱（電離層の乱れ）を検出する装置などがあった。たとえば、地上から発せられた超長波（ＶＨＦ）の電波を利用し、電離層のＥ層（高度９０〜１３０ｋｍ付近）に生じた擾乱を検出する方法や装置があった。Ｅ層に擾乱が生じていない通常の場合には、ＶＨＦ電波はＥ層を通過し、地上に戻ってくることはない。しかし、Ｅ層に擾乱が生じた場合には、Ｅ層に到達したＶＨＦ電波は、Ｅ層の擾乱によって散乱（反射）され、見通し外（通常ではＶＨＦ電波が届かない遠方）にＶＨＦ電波が伝播される。この従来の装置は、地上からＶＨＦ電波を発し、Ｅ層の擾乱によってＶＨＦ電波が反射されたときに、反射されたＶＨＦ電波を地上で検出するものである（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、電離層の擾乱が既存の超長波（ＶＬＦ）／長波（ＬＦ）に影響を及ぼすことを利用するシステムもあった。具体的には、地上から送信されたＶＬＦやＬＦ電波を利用し、地震の前に発生する電離層の下部（Ｄ層：高度６０〜９０ｋｍ）に生ずる擾乱を地上の観測点で検出するシステムである。この従来のシステムは、ＶＬＦやＬＦ電波の伝搬経路上に電離層に擾乱が発生した場合に、受信電波の強度や位相に異常が生ずることを利用したものである（たとえば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２８７５３９８号明細書
【特許文献２】特許第４８６７０１６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＶＨＦ電波は気象的な影響を受けやすいために、上述したＥ層の擾乱を検出する装置では、擾乱を正確に検出できない可能性があった。また、Ｄ層は、高度が６０〜９０ｋｍであり、Ｅ層（高度９０〜１３０ｋｍ付近）よりも地上に近い。このため、Ｄ層は、地上からの各種の電磁波の影響を受けやすい。さらに、Ｄ層は、太陽フレアの影響も受け大きく変動しやすい。このため、太陽フレアの影響によるノイズを除去する必要があるが、ノイズの除去は難しく、ノイズ除去の処理に手間がかかるとともに、擾乱を正確に検出できない可能性がある。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電離層に生じた擾乱を正確に検出することができる電離層擾乱検出装置及び地震予測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による電離層監視装置の実施態様は、
人工天体を含む天体であって地球外の天体から発せられて電離層を通過した電波を受信することができる通過電波受信手段と、
前記通過電波受信手段における電波の受信状態から非受信状態に変化したことに基づいて、電離層のプラズマ密度に変動が生じたことを判断する判断手段と、を備える。
【０００８】
本発明による電離層監視装置の実施態様は、さらに、
前記通過電波受信手段は、電離層のプラズマ密度に応じて電離層を通過する又は電離層によって反射される周波数帯の電波を受信する。
【０００９】
本発明による電離層監視装置の実施態様は、さらに、
前記通過電波受信手段は、地上に設置されている。
【００１０】
また、本発明による電離層監視装置の実施態様は、
人工天体を含む天体であって地球外の天体から発せられて電離層を通過した複数の周波数の電波を受信することができる通過電波受信手段と、
前記通過電波受信手段によって受信できなかった第１の周波数と受信できた第２の周波数とに前記複数の周波数を分類する周波数分類手段と、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との境界となる臨界周波数を決定する臨界周波数決定手段と、
前記臨界周波数を記憶する臨界周波数記憶手段と、
前記臨界周波数記憶手段に記憶されている過去の臨界周波数に基づいて、前記臨界周波数が時間的に変化したことを検出する臨界周波数変化検出手段と、
前記臨界周波数変化検出手段によって臨界周波数が時間的に変化したと判別したことに基づいて、電離層のプラズマ密度に変動が生じたことを判断する電離層判断手段と、を備える。
【００１１】
さらに、本発明による地震予測システムの実施態様は、
上述した電離層監視装置を備え、
前記臨界周波数が継続して変化した継続時間を検出する継続時間検出手段と、
前記臨界周波数記憶手段に記憶されている臨界周波数から統計的閾値を算出する統計的閾値算出手段と、
前記継続時間と前記統計的閾値とに関連付けられたマグニチュードが規定されたマグニチュード参照テーブルを記憶するマグニチュード参照テーブル記憶手段と、
前記マグニチュード参照テーブルにより決定されたマグニチュードによって、アラートを発信するアラート発信手段と、を備える。
【００１２】
また、本発明による地震予測システムの実施態様は、
前記マグニチュードの大きさに基づいてアラートを発信する対象を規定したアラート発信対象テーブルを記憶するアラート発信対象テーブル記憶手段を、さらに備え、
前記アラート発信手段は、前記マグニチュードの大きさに基づいてアラート発信対象テーブルを参照して、アラートを発信する対象を決定する。
【発明の効果】
【００１３】
電離層に生じた擾乱を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施の形態による地震予測システムを示す図である。
【図２】本実施の形態による地震予測システムの概要を示す概略図である。
【図３】本実施の形態による地震予測システムで用いるアンテナの構成を示す図である。
【図４】電離層のＦ層の測定及び送信処理を示すフローチャートである。
【図５】電離層のＦ層擾乱解析処理を示すフローチャートである。
【図６】電離層のＦ層擾乱解析処理を示すフローチャートである。
【図７】予測テーブルの例を示す表（Ａ）と発生確率テーブルの例を示す表（Ｂ）である。
【図８】電離層のＤ層の測定及び送信処理を示すフローチャートである。
【図９】電離層のＤ層及びＦ層に生じた擾乱を解析する処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態による電離層監視装置は、
人工天体を含む天体であって地球外の天体から発せられて電離層を通過した電波を受信することができる通過電波受信手段（たとえば、後述する受信システム２００など）と、
前記通過電波受信手段における電波の受信状態から非受信状態に変化したことに基づいて、電離層のプラズマ密度に変動が生じたことを判断する判断手段（たとえば、後述する解析サーバ３００など）と、を備える。
【００１７】
すなわち、本実施の形態による電離層監視装置は、通過電波受信手段と判断手段とを備える。通過電波受信手段は、地球外の天体から発せられて電離層を通過した電波を受信することができる。地球外の天体には、人工衛星などの人工的に宇宙空間に配置された人工天体も含まれる。通過電波受信手段は、地球外の天体から発せられた電波が電離層を通過したときに電波を受信できる。しかしながら、電離層の状態によっては、電波は電離層を通過できず、電波を受信できない場合がある。たとえば、電離層に擾乱が生じたときには、電波は電離層によって反射される場合があり、通過電波受信手段は、このような電波を受信することはできない。
【００１８】
また、判断手段は、電波を受信できる状態（受信状態）から、電波を受信できない状態（非受信状態）に変化したことに基づいて、電離層のプラズマ密度に変動が生じたことを判断する。電離層のプラズマ密度に変動が生じたときには、電離層に擾乱が生じ、電波を反射する。このような場合には、電波を受信できない状態になるので、電波の受信状態又は非受信状態を検出することによって電離層のプラズマ密度に変動が生じたか否かを判断することができる。
【００１９】
本実施の形態による電離層監視装置は、さらに、
前記通過電波受信手段が、電離層のプラズマ密度に応じて電離層を通過する又は電離層によって反射される周波数帯の電波を受信する。
【００２０】
地球外の天体から発せられる電波には、各種の周波数の電波が含まれる。たとえば、３〜５０ＭＨｚの周波数の電波などが含まれる。これらの電波には、電離層のプラズマ密度に応じて、電離層を通過したり電離層によって反射されたりする周波数帯の電波がある。通過電波受信手段は、このような周波数帯の電波を対象とすることによって、電離層のプラズマ密度に変動が生じたか否かを判断することができる。
【００２１】
本実施の形態による電離層監視装置は、さらに、
前記通過電波受信手段が、地上に設置されている。
【００２２】
通過電波受信手段は、地上に設置されているので、地球外の天体の方向を安定して特定することができ、地球外の天体からの電波を的確に受信することができる。
【００２３】
また、図１に示すように、本実施の形態による電離層監視装置は、
人工天体を含む天体であって地球外の天体から発せられて電離層を通過した複数の周波数の電波を受信することができる通過電波受信手段（たとえば、後述する受信システム２００など）と、
前記通過電波受信手段によって受信できなかった第１の周波数と受信できた第２の周波数とに前記複数の周波数を分類する周波数分類手段（たとえば、後述する解析サーバ３００など）と、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との境界となる臨界周波数を決定する臨界周波数決定手段（たとえば、後述する解析サーバ３００など）と、
前記臨界周波数を記憶する臨界周波数記憶手段（たとえば、後述する解析サーバ３００など）と、
前記臨界周波数記憶手段に記憶されている過去の臨界周波数に基づいて、前記臨界周波数が時間的に変化したことを検出する臨界周波数変化検出手段（たとえば、後述する解析サーバ３００など）と、
前記臨界周波数変化検出手段によって臨界周波数が時間的に変化したと判別したことに基づいて、電離層のプラズマ密度に変動が生じたことを判断する電離層判断手段（たとえば、後述する解析サーバ３００など）と、を備える。
【００２４】
すなわち、本実施の形態による電離層監視装置は、通過電波受信手段と周波数分類手段と臨界周波数決定手段と臨界周波数記憶手段と臨界周波数変化検出手段と電離層判断手段とを備える。
【００２５】
通過電波受信手段は、地球外の天体から発せられて電離層を通過した電波を受信することができる。地球外の天体には、人工衛星などの人工的に宇宙空間に配置された人工天体も含まれる。通過電波受信手段は、地球外の天体から発せられた電波が電離層を通過したときに電波を受信できる。しかしながら、電離層の状態によっては、電波は電離層を通過できず、電波を受信できない場合がある。たとえば、電離層に擾乱が生じたときには、電波は電離層によって反射される場合があり、通過電波受信手段は、このような電波を受信することができない。
【００２６】
たとえば、電離層は、特にＦ層を対象にすることが好ましい。また、電波は、３〜５０ＭＨｚの周波数の電波が好ましい。なお、昼間では、Ｆ１層（１５０ｋｍ〜２２０ｋｍ）とＦ２層（２２０ｋｍ〜８００ｋｍ）との２層に分離しており、夜間では、Ｆ１層とＦ２層とは、単一のＦ層に合併する。後述するように、電波の受信は各種のノイズなどの影響を避けるために夜間が好ましい。このため、本実施の形態では、夜間のＦ層を対象にするのが好ましい。
【００２７】
周波数分類手段は、通過電波受信手段によって受信できなかった第１の周波数（第１の周波数帯や第１の周波数領域などの範囲を含む）と受信できた第２の周波数（第２の周波数帯や第２の周波数領域などの範囲を含む）とに複数の周波数を分類する。地球外の天体から発せられる電波には、各種の周波数の電波が含まれる。これらの電波には、電離層のプラズマ密度に応じて電離層を通過したり、電離層によって反射されたりする周波数帯の電波がある。したがって、通過電波受信手段によって受信できなかった周波数の電波（第１の周波数の電波）と、通過電波受信手段によって受信できた周波数の電波（第２の周波数の電波）とがある。周波数分類手段は、第１の周波数と第２の周波数とを分類する。
【００２８】
臨界周波数決定手段は、第１の周波数と第２の周波数との境界となる周波数（臨界周波数）を決定する。周波数分類手段によって分類された第２の周波数のうちの最も低い周波数と第１の周波数のうちの最も高い周波数との間の周波数を臨界周波数にすることができる。また、通過電波受信手段によって受信できる最も低い周波数を臨界周波数としても、通過電波受信手段によって受信できない最も高い周波数を臨界周波数としてもよい。
【００２９】
臨界周波数記憶手段は、臨界周波数決定手段によって決定した臨界周波数を記憶する。臨界周波数を記憶することにより、臨界周波数の履歴として保存することができ、臨界周波数の過去の推移を統計的に決定することができる。
【００３０】
臨界周波数変化検出手段は、臨界周波数記憶手段に記憶されている過去の臨界周波数に基づいて、臨界周波数が時間的に変化したことを検出する。たとえば、臨界周波数記憶手段に記憶されている過去の臨界周波数を用いて統計処理を実行し、臨界周波数の過去の推移を決定することが好ましい。臨界周波数の過去の推移と、最新の臨界周波数とを比較することによって、臨界周波数が時間的に変化したか否かを判断することができる。統計処理を実行するので、臨界周波数の季節による影響やノイズの影響などを排除して、臨界周波数の過去の推移を決定することができ、最新の臨界周波数が時間的に変化したか否かを的確に判断することができる。
【００３１】
電離層判断手段は、臨界周波数変化検出手段によって臨界周波数が時間的に変化したと判別したことに基づいて、電離層のプラズマ密度に変動が生じたことを判断する。電離層のプラズマ密度に変動が生じたときには、電離層に擾乱が生じ電波を反射する。このため、第１の周波数と第２の周波数とが時間的に変化し、臨界周波数が時間的に変化する。したがって、臨界周波数が時間的に変化したことを検出することによって電離層のプラズマ密度に変動が生じたか否かを判断することができる。
【００３２】
さらに、図１に示すように、本実施の形態による地震予測システムは、
上述した電離層監視装置を備え、
前記臨界周波数が継続して変化した継続時間を検出する継続時間検出手段と、
前記臨界周波数記憶手段に記憶されている臨界周波数から統計的閾値を算出する統計的閾値算出手段と、
前記継続時間と前記統計的閾値とに関連付けられたマグニチュードが規定されたマグニチュード参照テーブルを記憶するマグニチュード参照テーブル記憶手段と、
前記マグニチュード参照テーブルにより決定されたマグニチュードによって、アラートを発信するアラート発信手段と、を備える。
【００３３】
すなわち、地震予測システムは、継続時間検出手段と統計的閾値算出手段とマグニチュード参照テーブル記憶手段とアラート発信手段とを備える。
【００３４】
継続時間検出手段は、臨界周波数が継続して変化した継続時間を検出する。統計的閾値算出手段は、臨界周波数記憶手段に記憶されている臨界周波数から統計的閾値を算出する。マグニチュード参照テーブル記憶手段は、継続時間と統計的閾値とに関連付けられたマグニチュードが規定されたマグニチュード参照テーブルを記憶する。マグニチュード参照テーブルは、過去の測定によって事前に定められている。さらに、マグニチュード参照テーブルは、新たな擾乱や地震の発生に基づいて更新される。アラート発信手段は、マグニチュード参照テーブルによって決定されたマグニチュードによって、アラートを発信する。
【００３５】
また、図１に示すように、本実施の形態による地震予測システムは、さらに、
前記マグニチュードの大きさに基づいてアラートを発信する対象を規定したアラート発信対象テーブルを記憶するアラート発信対象テーブル記憶手段を、さらに備え、
前記アラート発信手段は、前記マグニチュードの大きさに基づいてアラート発信対象テーブルを参照して、アラートを発信する対象を決定する。
【００３６】
地震予測システムは、アラート発信対象テーブル記憶手段をさらに備える。アラート発信対象テーブル記憶手段は、マグニチュードの大きさに基づいてアラートを発信する対象を規定したアラート発信対象テーブルを記憶する。
【００３７】
アラート発信手段は、マグニチュードの大きさに基づいてアラート発信対象テーブルを参照して、アラートを発信する対象者を決定する。
【００３８】
＜＜地震予測システム１００の概要＞＞
本実施の形態による地震予測システム１００は、惑星から地球に到達する電波、特に、木星から地球に到達する電波を受信し、電離層のＦ層に擾乱が生じたか否かを判断する。電離層のＦ層に擾乱が生じたと判断した場合には、擾乱が生じた範囲に対応する地域で近い将来地震が発生するとしてアラートを発する。
【００３９】
地震が発生するときには、地震の前兆であるマイクロクラックによる電荷変動が生ずる。この電荷変動が電離層に到達することによって電離層の電子密度（プラズマ密度）に変化を生じさせて電離層に擾乱を生じさせる。これまでに、電離層の擾乱の程度に応じて、地震のマグニチュードの大小が定まることが知られている。
【００４０】
地震予測システム１００では、天体、たとえば、惑星からの電波、特に、木星からの電波を利用する。具体的には、３〜５０ＭＨｚ、好ましくは、３〜３０ＭＨｚ（いわゆるＨＦ帯の電波）の電波を受信する。３〜３０ＭＨｚの電波は、一般に、電離層のＦ層に生ずる擾乱によって反射されるので、Ｆ層で生じた擾乱を検出するのに適している。なお、この範囲外の周波数でも、Ｆ層で生じた擾乱を検出できる電波であればよい。
【００４１】
上述したように、本実施の形態による地震予測システム１００では、３〜３０ＭＨｚの周波数の電波を用いてＦ層で擾乱が生じたか否かを検出する。この３〜３０ＭＨｚの電波は、２つの周波数帯に分けられる。第１の周波数帯は、特定の周波数（臨界周波数と称する。）よりも低い周波数の帯域である。この第１の周波数帯の電波は、Ｆ層によって反射される。したがって、この第１の周波数帯では、惑星からの電波はＦ層によって反射されるため、地球で電波を受信することはできない。
【００４２】
一方、第２の周波数帯は、臨界周波数よりも高い周波数の帯域である。この第２の周波数帯の電波は、Ｆ層によって反射されずにＦ層を透過する。したがって、この第２の周波数帯では、惑星からの電波は地球に到達することができ、地球で電波を受信することができる。
【００４３】
このように、臨界周波数は、電波がＦ層によって反射されて電波通過しない第１の周波数帯と、電波がＦ層を通過できる第２の周波数帯との境界を示す周波数である。
【００４４】
さらに、電離層のＦ層に擾乱が生じていない場合には、臨界周波数は低く、電離層のＦ層に擾乱が生じたときには、擾乱の程度に応じて臨界周波数が次第に高くなる。すなわち、電離層のＦ層に生じた擾乱の程度に応じて、電波が通過しなくなる第１の周波数帯は高周波側に向かって徐々に広がる。したがって、電離層のＦ層に擾乱が生じていないときに電波を受信できる周波数帯であっても、電離層のＦ層に擾乱が生じたことによって電波を受信できなくなる周波数帯がある。地震予測システム１００は、このような周波数帯の電波を対象にしたシステムである。
【００４５】
地震予測システム１００では、まず、電離層のＦ層を通過することができる所定の周波数の電波を地上で受信できるようにしておく。この所定の周波数の電波を地上で受信できているときには、惑星からの電波は電離層のＦ層を通過しているので、電離層のＦ層に擾乱が生じていないと判断することができる。一方、この所定の周波数の電波を地上で受信できなくなったときには、惑星からの電波は電離層のＦ層によって反射されて、電離層のＦ層に擾乱が生じていると判断することができる。
【００４６】
より正確には、臨界周波数を求めてＦ層の擾乱の発生を判断する。具体的には、複数の周波数について、惑星から電波を受信できるか否かを判断して臨界周波数を求める。求めた臨界周波数が低い場合には、電離層のＦ層に擾乱が生じておらず、地震は起こらないと判断する。一方、臨界周波数が高い場合には、電離層のＦ層に擾乱が生じており地震が起こると判断する。地震予測システム１００は、電離層のＦ層に対する臨界周波数を求め、求めた臨界周波数の高低を判断して、地震を予測するシステムである。
【００４７】
図２は、地震予測システム１００の概要を示す概略図である。地震予測システムは、複数の受信システム２００、解析サーバ３００及び配信システム４００を含む。受信システム２００、解析サーバ３００及び配信システム４００は、インターネットなどのネットワーク回線９０に通信可能に接続されている。
【００４８】
受信システム２００は、観測点Ａ〜Ｎの各々に設置されている。観測点Ａ〜Ｎは、所定の領域、たとえば、日本国の領土における複数の地点であり、惑星からの電波の受信に適した場所である。観測点を増やすことによって、擾乱の発生を複数の箇所で判断することができ、地震の予測をより細かく判断することができる。
【００４９】
受信システム２００は、アンテナシステム２０５と受信機２５０と制御装置２６０とを含む。図２に示した例では、観測点Ａ〜Ｎの各々に受信システム２００を１つずつ設置した場合を示した。観測点に２つ以上の受信システム２００を設置してもよい。たとえば、受信する電波の周波数の数などの測定条件に応じて受信システム２００の数を定めればよい。
【００５０】
＜アンテナシステム２０５＞
図３は、アンテナシステム２０５の構成を示す図である。アンテナシステム２０５は、複数のアンテナ装置２１０を有する。本実施の形態では、アンテナシステム２０５は、第１のアンテナ装置２１０Ａと第２のアンテナ装置２１０Ｂとを有する。第１のアンテナ装置２１０Ａ及び第２のアンテナ装置２１０Ｂは、おおよそ同じ構成を有し、相違については、後述する。以下では、第１のアンテナ装置２１０Ａ及び第２のアンテナ装置２１０Ｂを特に区別をする必要がない場合には、単に、アンテナ装置２１０と称する。
【００５１】
アンテナ装置２１０は、第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａ及び第２のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ｂを含む。これらのワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａ及び２１２Ｂは同じ構成である。ワイドバンドダイポールアンテナを採用したことにより広範囲の周波数を受信することができ、電離層の臨界周波数を監視することができる。以下では、特に区別をする必要がない場合には、単に、ワイドバンドダイポールアンテナ２１２と称する。
【００５２】
ワイドバンドダイポールアンテナ２１２は、導電性を有する２本のワイヤ２１４ａ及び２１４ｂ（エレメント）を有する。２本のワイヤ２１４ａ及び２１４ｂは、長尺な形状を有し、たとえば、約１０メートルの長さを有する。
【００５３】
２本のワイヤ２１４ａ及び２１４ｂは、離隔して互いに平行になるように非導電性を有する複数のセパレータ２１６によって保持されている。セパレータ２１６は、たとえば、約０．５メートルの長さを有する。２本のワイヤ２１４ａ及び２１４ｂをセパレータ２１６によって保持することにより、２本のワイヤ２１４ａ及び２１４ｂは、約０．５メートルの間隔で互いに平行になるように配置される。
【００５４】
２本のワイヤ２１４ａ及び２１４ｂの第１の端部２１８ａは、電気的に連結されている。２本のワイヤ２１４ａ及び２１４ｂの第２の端部２１８ｂも、電気的に連結されている。このようにすることで、ワイドバンドダイポールアンテナ２１２の全体を、折返しダイポールアンテナとして機能させることができる。
【００５５】
ワイヤ２１４ａ及び２１４ｂの第１の端部２１８ａには、ガイシ２２０ａが設けられている。同様に、ワイヤ２１４ａ及び２１４ｂの第２の端部２１８ｂにも、ガイシ２２０ｂが設けられている。ガイシ２２０ａ及び２２０ｂの各々には支持用ワイヤ２２２が接続されている。支持用ワイヤ２２２を鉄柱などの２つの支持体（図示せず）に取り付けることによって、ワイドバンドダイポールアンテナ２１２を２つの支持体の間に張ることができる。
【００５６】
ワイドバンドダイポールアンテナ２１２の一方のワイヤ２１４ａの中央部にはバラン２２４が接続されている。バラン２２４には同軸ケーブル２２６（２２６Ａ及び２２６Ｂ）を接続できるコネクタが設けられている。バランによって、平衡（ワイドバンドダイポールアンテナ２１２）と不平衡（同軸ケーブル２２６）の状態にある電気信号を変換することができる。
【００５７】
＜フェージングケーブル２３０＞
第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａには、フェージングケーブル２３０が接続されている。第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａにフェージングケーブル２３０を接続することによって、第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａ及び第２のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ｂの波長のずれを修正でき、ワイドバンドダイポールアンテナ２１２の指向性を変更することができる。
【００５８】
本実施の形態では、フェージングケーブル２３０は、互いに長さが異なる３本のフェージングケーブル２３０ａ、２３０ｂ及び２３０ｃからなる。たとえば、フェージングケーブル２３０ａは最も短く、フェージングケーブル２３０ｂはフェージングケーブル２３０ａよりも長く、フェージングケーブル２３０ｃは最も長い。
【００５９】
３本のフェージングケーブル２３０ａ、２３０ｂ及び２３０ｃのうちのいずれか１本が、第１の同軸切換器２３２ａ及び２３２ｂによって選択される。第１の同軸切換器２３２ａ及び２３２ｂは、後述する制御装置２６０から出力される制御信号によって制御される。制御装置２６０からの制御信号に応じて、３本のフェージングケーブル２３０ａ、２３０ｂ及び２３０ｃのうちの１つが選択される。
【００６０】
上述したように、本実施の形態では、惑星、特に、木星からの電波を受信する。地球も惑星であるので、地球と木星との相対的な位置関係、具体的には、木星の公転及び自転を考慮するとともに、地球の公転及び自転を考慮する必要がある。木星の方向は、季節によって異なるため、３本のフェージングケーブル２３０ａ、２３０ｂ及び２３０ｃのうちの１つを適宜選択することによって、アンテナシステム２０５を、その季節に好ましい指向性にすることができ、木星からの電波を効率よく受信することができる。
【００６１】
第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａは、フェージングケーブル２３０（２３０ａ、２３０ｂ又は２３０ｃ）を介して混合器２３４に接続されている。第２のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ｂは、混合器２３４に直接接続されている。混合器２３４によって、第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａで受信した電波と第２のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ｂで受信した電波とを１つにまとめて受信信号として第２の同軸切換器２３６に出力することができる。第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａと第２のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ｂとを混合器２３４に接続したことにより、アレイアンテナを構成することができる。
【００６２】
第２の同軸切換器２３６には、第１のアンテナ装置２１０Ａと同様の構成を有する第２のアンテナ装置２１０Ｂが切替可能に接続されている。第２のアンテナ装置２１０Ｂは、第１のアンテナ装置２１０Ａにおける３つのフェージングケーブル２３０ａ、２３０ｂ及び２３０ｃのいずれとも異なる長さのフェージングケーブル（図示せず）を少なくとも１つ有する。第１のアンテナ装置２１０Ａの３つのフェージングケーブル２３０ａ〜２３０ｃでは、ワイドバンドダイポールアンテナ２１２の指向性を十分に実現できない場合に、第２の同軸切換器２３６によって第２のアンテナ装置２１０Ｂに切り替える。第２のアンテナ装置２１０Ｂのフェージングケーブルによって、ワイドバンドダイポールアンテナ２１２の指向性を適切にできる。
【００６３】
第１のアンテナ装置２１０Ａと第２のアンテナ装置２１０Ｂとでは、フェージングケーブルの長さが異なり、他の構成は同様である。第２のアンテナ装置２１０Ｂも、第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａと第２のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ｂとを有する。
【００６４】
第２のアンテナ装置２１０Ｂの第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａで受信した電波と第２のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ｂで受信した電波とは、受信信号として１つにまとめられて第２の同軸切換器２３６に出力される。
【００６５】
上述したように、第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａと第２のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ｂとによりアレイアンテナを構成した。アレイアンテナにしたことにより、電波の振幅を増幅させることができる。惑星からの微弱な電波を受信するため、２つの電波を重ね合わせることで振幅を大きくすることができる。
【００６６】
さらに、アレイアンテナにしたことにより、アンテナに指向性を持たせることができる。１つのアンテナでは指向性が無く、電波の受信できる方向の範囲が広いため、特定の方向からの電波を効率良く受信することが困難になる場合がある。アレイアンテナを構成することによってアンテナに真上方向の指向性を持たせることができる。
【００６７】
なお、電波源（木星）は、真上方向ではなく、南の上空７０°〜８０°近辺に向いているため、電波にズレが生ずる。このため、斜め方向に指向性を傾けることで、電波のズレを直すことができる。本実施の形態では、フェージングケーブル２３０を設けたことによって、アレイアンテナに指向性を傾けることができる。フェージングケーブル２３０は、２本の第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａと第２のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ｂとのうち、先に電波を受信する方の第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａに接続する。このようにすることで、指向性がフェージングケーブル２３０を接続した方の第１のワイドバンドダイポールアンテナ２１２Ａの方向に傾けることができるので、波長のズレを修正することができる。
【００６８】
＜受信機２５０及び制御装置２６０＞
図３に示すように、第２の同軸切換器２３６には、受信機２５０が接続されている。受信機２５０には、第２の同軸切換器２３６から出力された受信信号が入力される。このようにして、木星からの電波を受信機２５０によって受信することができる。受信機２５０は、３〜５０ＭＨｚの電波を受信できる周波数特性を有する。
【００６９】
受信機２５０は、第２の同軸切換器２３６から入力された受信信号を増幅したり、受信信号の波形を処理したり、受信信号を受信データ（振幅データ）としてディジタル信号に変換したり、変換した受信データを制御装置２６０に送信したりすることができる。
【００７０】
受信機２５０は、制御装置２６０に通信可能に接続されている。制御装置２６０は、たとえば、パーソナルコンピュータなどである。制御装置２６０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、通信用インターフェース及びディスプレイを有する。通信用インターフェースによって、制御装置２６０は、受信機２５０と通信できるとともに、ネットワーク回線９０を介して、解析サーバ３００や配信システム４００と通信することができる。
【００７１】
制御装置２６０は、受信データを送信するように指令を受信機２５０に送信する。受信機２５０は、指令に応じて受信データを制御装置２６０に送信する。制御装置２６０は、受信機２５０から送信された受信データを受信してＨＤＤなどに記憶する。
【００７２】
制御装置２６０は、記憶した受信データから強度データを算出する。たとえば、受信データ（振幅データ）を２乗することによって強度データを算出する。算出された強度データはディスプレイに表示される。ディスプレイに表示される強度データは、各々の時刻に応じて表示される。ディスプレイに強度データを表示することによって、受信した電波の強度の時間に変化する様子を視認することができる。
【００７３】
また、制御装置２６０は、第１の同軸切換器２３２ａ及び２３２ｂを駆動するための制御信号を出力する。この制御信号によって、３本のフェージングケーブル２３０ａ、２３０ｂ及び２３０ｃのうちの１つを選択することができる。
【００７４】
同様に、制御装置２６０は、第２の同軸切換器２３６を駆動するための制御信号を出力する。この制御信号によって、第１のアンテナ装置２１０Ａと第２のアンテナ装置２１０Ｂとのうちのいずれか一方を選択することができる。
【００７５】
上述したように、制御装置２６０は、ネットワーク回線９０を介して解析サーバ３００と通信可能に接続されている。解析サーバ３００は、受信データを送信する送信指令を制御装置２６０に送信する。制御装置２６０は、ＨＤＤなどに記憶されている受信データを解析サーバ３００に送信する。このようにして、解析サーバ３００は、各地に設置されている受信システム２００の制御装置２６０から受信データを収集することができる。解析サーバ３００は、収集した受信データを解析して、特定の地域の上空の電離層のＦ層に擾乱が生じたか否かを判断することができる。
【００７６】
＜＜電離層のＦ層の測定及び送信処理＞＞
図４は、電離層のＦ層の測定及び送信処理を示すフローチャートである。この測定及び送信処理は、観測点Ａ〜Ｎの各々に設置されている受信システム２００の受信機２５０及び制御装置２６０において実行される。
【００７７】
最初に、制御装置２６０は、測定を開始するか否かを判断する（ステップＳ４１１）。この判断処理は、惑星から地球に到達する電波、特に、木星から地球に到達する電波の受信を開始するか否かを判断する処理である。電離層や電波の受信は、太陽フレアや地上からの各種の電磁波の影響を受ける場合がある。これらの影響は、昼間よりも夜間の方が少なくなる。このため、夜間に電波を受信するのが好ましい。ステップＳ４１１の判断処理は、電波を受信するのに好ましい開始時刻に達したか否かを判断する処理である。
【００７８】
日没時刻や日の出時刻は、季節や地域によって異なる。したがって、電波を受信する開始時刻は、日没時刻や地域等に応じて定める必要がある。このようにして定めた開始時刻は、月日や地域に対応させて制御装置２６０のＨＤＤなどに予め記憶させておくことができる。制御装置２６０は、月日や地域に対応する開始時刻をＨＤＤから読み出することによって、ステップＳ４１１の判断をすることができる。制御装置２６０においては、カレンダー機能を有しており、月日のデータは適宜更新される。また、制御装置２６０にＧＰＳ（グローバル・ポジショニング・システム）機能を設けることにより、制御装置２６０が設置されている地域も取得することができる。このようにすることで、制御装置２６０は、月日及び地域を自動的に取得して、月日及び地域に対応する開始時刻を決定することができる。
【００７９】
上述した例では、制御装置２６０が、測定を開始するか否かを単独で判断する場合を示した。これに対して、ネットワーク回線９０を介して解析サーバ３００から測定開始指令を制御装置２６０に送信して、電波の受信を開始してもよい。この場合には、ステップＳ４１１の判断処理は、測定開始指令を解析サーバ３００から受信したか否かを判断する処理となる。
【００８０】
ステップＳ４１１の判断処理で、測定を開始すると判別したときには（ＹＥＳ）、受信する周波数を決定する（ステップＳ４１３）。受信機２５０で同時に受信できる複数の周波数、たとえば、８つの周波数を決定する。複数の周波数として、後述する臨界周波数を決定するために好ましい周波数を適宜定めればよい。臨界周波数も季節によって異なる場合があり、複数の周波数は、季節に応じて定められてＨＤＤなどに予め記憶されている。ステップＳ４１３の処理は、制御装置２６０が、ＨＤＤなどから複数の周波数のデータを読み出し、複数の周波数のデータを受信機２５０に送信して、受信機２５０の測定条件を決定する処理である。
【００８１】
次に、受信機２５０は、受信及び記録処理を実行する（ステップＳ４１５）。この受信及び記録処理では、受信機２５０は、制御装置２６０から送信された複数の周波数のデータに応じて、それらの複数の周波数の各々の電波をアンテナシステム２０５から受信する。さらに、受信機２５０は、受信した受信信号を受信データとしてディジタル信号に変換し、適宜のタイミングで受信データを制御装置２６０に送信する。
【００８２】
次に、制御装置２６０は、測定を終了するか否かを判断する（ステップＳ４１７）。上述したように日の出時刻は、季節や地域によって異なる。したがって、電波を受信する終了時刻も日没時刻や地域等に応じて定めることができ、制御装置２６０のＨＤＤなどに予め記憶させておくことができる。開始時刻と同様にして、月日及び地域に対応する終了時刻を決定することができる。
【００８３】
ステップＳ４１７の判断処理で、制御装置２６０は、測定を終了しないと判別したときには（ＮＯ）、ステップＳ４１５に処理を戻す。このようにして、制御装置２６０は、夜間に電波を継続して受信することができる。
【００８４】
また、ステップＳ４１７の判断処理で、制御装置２６０は、測定を終了したと判別したときには（ＹＥＳ）、ステップＳ４１１に処理を戻す。このようにして、制御装置２６０は、次に測定を開始するまで待機することができる。
【００８５】
上述したステップＳ４１１の判断処理で、測定を開始しないと判別したときには（ＮＯ）、データを送信するか否かを判断する（ステップＳ４１９）。この処理は、ネットワーク回線９０を介して解析サーバ３００から制御装置２６０に受信データを送信する送信指令が送信されたか否かを判断する処理である。
【００８６】
制御装置２６０は、ステップＳ４１９の判断処理でデータを送信すると判別したとき（ＹＥＳ）、すなわち、送信指令を受信したときには、制御装置２６０のＨＤＤなどに記憶されている受信データを解析サーバ３００に送信する（ステップＳ４２１）。このようにすることで、解析サーバ３００は、夜間に木星から地球に到達する電波を受信した受信データを、昼間に収集することができる。
【００８７】
解析サーバ３００は、観測点Ａ〜Ｎの各々の受信システム２００の制御装置２６０に対して、送信指令を送信することによって、観測点Ａ〜Ｎの各々で蓄えられた受信データを収集することができる。このようにして、所定の地域、たとえば、日本全土における受信データを収集することができる。
【００８８】
＜＜電離層のＦ層擾乱解析処理＞＞
図５及び図６は、電離層のＦ層擾乱解析処理を示すフローチャートである。この電離層のＦ層擾乱解析処理は、解析サーバ３００及び配信システム４００において実行される。この処理は、主に、昼間に実行される。上述したように、解析サーバ３００は、観測点Ａ〜Ｎの各々で蓄えられた受信データを収集しており、収集した受信データを用いて電離層のＦ層に擾乱が生じた否かを解析する。
【００８９】
最初に、解析サーバ３００は、１つに観測点における１つの周波数を選択する（ステップＳ５１１）。たとえば、観測点Ａ〜Ｎのうちの観測点Ａにおける１０ＭＨｚの周波数を選択する。全ての観測点Ａ〜Ｎについて全ての周波数について解析することによって、擾乱が生じた地域を特定することができる。
【００９０】
次に、解析サーバ３００は、選択した周波数における１つの時刻の受信データを読み出す（ステップＳ５１３）。受信データは、たとえば、受信した電波の振幅を示すデータである。
【００９１】
次に、解析サーバ３００は、読み出した受信データから強度を算出し、強度が所定強度未満であるか否かを判断する（ステップＳ５１５）。たとえば、受信データの値の二乗の値を算出することによって、強度を算出する。また、所定強度は、ゼロにすることができる。なお、ノイズレベルの値を所定強度にすることが好ましい。このようにすることで、ステップＳ５１５の判断処理は、受信した電波の強度がゼロになったか否かを、又は、受信した電波の強度がノイズレベルまで低下したか否かを判断することができる。
【００９２】
ステップＳ５１５の判断処理で、解析サーバ３００が、受信した電波の強度が所定強度未満であると判別したときには（ＹＥＳ）、受信した電波の強度が所定強度未満になった第１の時刻を記憶する（ステップＳ５１７）。強度が所定強度未満になった時刻を記憶することによって、継続して強度が所定強度未満になっていた継続時間を算出することができる。
【００９３】
次に、解析サーバ３００は、ステップＳ５１１で選択した周波数を反射周波数として分類して記憶する（ステップＳ５１９）。
【００９４】
ステップＳ５１５の判断処理で、解析サーバ３００が、受信した電波の強度が所定強度以上であると判別したときには（ＮＯ）、ステップＳ５１１で選択した周波数を透過周波数として分類して記憶する（ステップＳ５２１）。
【００９５】
上述したステップＳ５１９及びＳ５２１の処理によって、ステップＳ５１１で選択した１つの周波数を反射周波数又は透過周波数に分類することができる。
【００９６】
ステップＳ５１９又はＳ５２１の処理を実行した後、解析サーバ３００は、受信した電波の強度が所定強度以上に戻ったか否かを判断する（ステップＳ５２３）。
【００９７】
解析サーバ３００は、受信した電波の強度が所定強度以上に戻ったと判別したときには（ＹＥＳ）、電波の強度が所定強度以上に戻った第２の時刻を記憶する（ステップＳ５２５）。
【００９８】
次に、解析サーバ３００は、ステップＳ５１７の処理で記憶した第１の時刻と、ステップＳ５２５の処理で記憶した第２の時刻との差から、電波の強度が所定強度未満になっていた時間を算出する（ステップＳ５２７）。
【００９９】
解析サーバ３００は、ステップＳ５２７の処理を実行した後、又はステップＳ５２３の処理で受信した電波の強度が所定強度以上に戻っていないと判別したときには（ＮＯ）、電波を受信した全ての時刻について解析したか否かを判断する（ステップＳ５２９）。解析サーバ３００は、電波を受信した全ての時刻について解析していないと判別したときには（ＮＯ）、ステップＳ５１３に処理を戻す。
【０１００】
解析サーバ３００は、電波を受信した全ての時刻について解析したと判別したときには（ＹＥＳ）、全ての複数の周波数について解析したか否かを判断する（ステップＳ５３１）。たとえば、解析サーバ３００は、８つの周波数について解析したか否かを判断する。
【０１０１】
解析サーバ３００は、８つの周波数について解析していないと判別したときには（ＮＯ）、ステップＳ５１１に処理を戻す。解析サーバ３００は、８つの周波数について解析したと判別したときには（ＹＥＳ）、ステップＳ５１９及びＳ５２１の処理によって分類した反射周波数及び透過周波数から臨界周波数を決定する（ステップＳ５３３）。たとえば、反射周波数と分類された周波数のうちの最も高い反射周波数と、透過周波数と分類された周波数のうちの最も低い透過周波数との中間の周波数を臨界周波数とする。
【０１０２】
次に、解析サーバ３００は、既に測定済みの過去の所定期間における臨界周波数の平均値ｍ及び標準偏差σ、又は中央値Ｍ及び四分位偏差Ｑを算出する（ステップＳ６１１）。たとえば、過去の所定期間は、前日から遡って１５日前までの過去１５日間などの期間にすることができる。
【０１０３】
次に、解析サーバ３００は、ステップＳ５３３の処理で算出した臨界周波数が、指標値ｍ＋ｎσ又はＭ＋ｎＱを超えたか否かを判断する（ステップＳ６１３）。ここで、ｎは、１．５、２．０、２．５、３．０などの値にすることができる。
【０１０４】
次に、解析サーバ３００は、ステップＳ５３３の処理で算出した臨界周波数が、指標値ｍ＋ｎσ又はＭ＋ｎＱを超えたと判別したときには（ＹＥＳ）、予測テーブルを参照してマグニチュードを決定する（ステップＳ６１５）。たとえば、予測テーブルは、指標値ｍ＋ｎσ又はＭ＋ｎＱと、継続時間とに対応するマグニチュードの関係を規定したテーブルである。継続時間は、ステップＳ５２７の処理で算出した時間である。
【０１０５】
図７（Ａ）は、予測テーブルの例を示す表である。図７（Ａ）に示した予測テーブルは、指標値ｍ＋ｎσと継続時間とに対応するマグニチュードの関係を規定する。指標値がｍ＋１．５σ以上でｍ＋２．０σ未満でありかつ継続時間が１時間のときには、マグニチュードをＭａと決定する。たとえば、Ｍａは、マグニチュード３などの値である。指標値ｍ＋ｎσ又はＭ＋ｎＱと継続時間とを用いて、図７（Ａ）に示した予測テーブルを参照することによって、マグニチュードを決定することができる。
【０１０６】
次に、解析サーバ３００は、地震が発生する発生予定日を決定する（ステップＳ６１７）。たとえば、図７（Ｂ）に示すような発生確率テーブルを事前に規定しておくことで、発生予定日を決定することができる。図７（Ｂ）に示す発生確率テーブルは、Ｆ層の擾乱を検出してから地震が発生するまでの期間と、発生回数と、地震が発生する確率との関係を示すテーブルである。このテーブルは、過去にＦ層に擾乱が発生してから実際に地震が発生したときまでの日数を記録し、集計したテーブルである。このテーブルによれば、Ｆ層に擾乱が発生してから３日後に地震が発生した回数が１８回（確率５６％）と最も多かったことを示す。なお、これら値は、Ｆ層の擾乱と実際の地震とが発生するたびに更新していくことによって、発生予定日の予測の精度を次第に高めていくことができる。
【０１０７】
次に、解析サーバ３００は、配信システム４００にマグニチュードと発生予定日とを送信する。
【０１０８】
配信システム４００は、アラートを発する相手を決定する（ステップＳ６１９）。アラートを発する相手は、契約区分や地域や業種などの各種の対象者の分類とマグニチュードとの関係が予め規定されている。契約区分として、具体的には、個人や企業などの区分にすることができる。ほかに、契約区分として、個人事業主、中小企業、大企業や、飲食業、サービス業などの区分にすることもできる。本実施の形態では、これらを契約区分Ａ及び契約区分Ｂと区分する。たとえば、マグニチュードの値が大きい場合には、契約区分Ａ及び契約区分Ｂの双方にアラートを発信し、マグニチュードの値が小さい場合には、契約区分Ａのみにアラートを発信する。契約区分の相違に応じて地震に対する準備をすることができる。また、地域に応じてアラートを発信する相手を決定することもできる。
【０１０９】
次に、配信システム４００は、ステップＳ６１９で決定した相手にアラートを発する（ステップＳ６２１）。たとえば、アラートメールを相手に送信する。
【０１１０】
＜＜Ｄ層の監視＞＞
上述したように、電離層のＦ層は、電離層のうち地上から最も遠いので、地上からの電磁波など影響を受けにくい。しかしながら、宇宙からも各種の電磁波が地球に向かうため、各種の天体の影響を受ける可能性もありえる。このような観点からＦ層の監視だけでなくＤ層も併せて監視することで、予測の精度を高めることができる。
【０１１１】
上述したように、木星などの惑星からの電波を検出して電離層のＦ層を監視することができる。これに対して、地上から発してＤ層によって反射された電波を受信することによって電離層のＤ層を監視することができる。
【０１１２】
＜＜電離層のＤ層の測定及び送信処理＞＞
図８は、電離層のＤ層の測定及び送信処理を示すフローチャートである。この測定及び送信処理も、観測点Ａ〜Ｎの各々に設置されている受信システム２００の受信機２５０及び制御装置２６０において実行できる。
【０１１３】
最初に、制御装置２６０は、測定を開始するか否かを判断する（ステップＳ８１１）。この判断処理は、上述したステップＳ４１１と同様の処理であり、電波を受信するのに好ましい開始時刻に達したか否かを判断する処理である。
【０１１４】
ステップＳ４１１の判断処理で、測定を開始すると判別したときには（ＹＥＳ）、受信するＶＬＦ／ＬＦの電波を受信する周波数を決定する（ステップＳ８１３）。上述したステップＳ４１３と同様の処理である。
【０１１５】
次に、受信機２５０は、受信及び記録処理を実行する（ステップＳ８１５）。上述したステップＳ４１３と同様の処理である。
【０１１６】
次に、制御装置２６０は、測定を終了するか否かを判断する（ステップＳ８１７）。上述したステップＳ４１７と同様の処理である。
【０１１７】
ステップＳ４１７の判断処理で、制御装置２６０は、測定を終了しないと判別したときには（ＮＯ）、ステップＳ８１５に処理を戻す。このようにして、制御装置２６０は、夜間に電波を継続して受信することができる。
【０１１８】
また、ステップＳ８１７の判断処理で、制御装置２６０は、測定を終了したと判別したときには（ＹＥＳ）、ステップＳ８１１に処理を戻す。このようにして、制御装置２６０は、次に測定を開始するまで待機することができる。
【０１１９】
上述したステップＳ８１１の判断処理で、測定を開始しないと判別したときには（ＮＯ）、データを送信するか否かを判断する（ステップＳ８１９）。この処理は、ネットワーク回線９０を介して解析サーバ３００から制御装置２６０に受信データを送信する送信指令が送信されたか否かを判断する処理である。上述したステップＳ４１９と同様の処理である。
【０１２０】
制御装置２６０は、ステップＳ８１９の判断処理でデータを送信すると判別したとき（ＹＥＳ）、すなわち、送信指令を受信したときには、制御装置２６０のＨＤＤなどに記憶されている受信データを解析サーバ３００に送信する（ステップＳ８２１）。このようにすることで、解析サーバ３００は、夜間に受信した受信データを、昼間に収集することができる。上述したステップＳ４２１と同様の処理である。収集した受信データは、解析サーバ３００のＨＤＤなどに記憶される。
【０１２１】
解析サーバ３００は、観測点Ａ〜Ｎの各々の受信システム２００の制御装置２６０に対して、送信指令を送信することによって、観測点Ａ〜Ｎの各々で蓄えられた受信データを収集することができる。このようにして、所定の地域、たとえば、日本全土における受信データを収集することができる。
【０１２２】
＜＜擾乱解析処理＞＞
図９は、電離層のＤ層及びＦ層に生じた擾乱、並びにマイクロクラックから放射される電波を解析する処理を示すフローチャートである。
【０１２３】
最初に、解析サーバ３００は、既に測定済みの過去の所定期間におけるＶＬＦ／ＬＦの電波の振幅の平均値ｍ及び標準偏差σを算出する（ステップＳ９１１）。たとえば、過去の所定期間は、前日から遡って１５日前までの過去１５日間などの期間にすることができる。
【０１２４】
次に、解析サーバ３００は、１つの時刻の振幅ＡをＨＤＤから読み出す（ステップＳ９１３）。解析サーバ３００は、ＨＤＤに記憶されている受信データを読み出すことによって、振幅Ａを取得することができる。
【０１２５】
次に、解析サーバ３００は、ステップＳ９１３の処理で読み出した振幅Ａが、ステップＳ９１１の処理で算出した指標値ｍ−ｎσを下回ったか否かを判断する（ステップＳ９１５）。
【０１２６】
次に、解析サーバ３００は、ステップＳ９１５の判断処理で、振幅Ａが指標値ｍ−ｎσを下回ったと判別したときには（ＹＥＳ）、補足観測（ＵＬＦ／ＧＰＳ衛星観測等）に異常があるか否かを判断する（ステップＳ９１７）。具体的には、この補足観測は、地震の前にマイクロクラックから放射される電波（たとえば、１０Ｈｚ以下の電波）を利用してマイクロクラックの状況を観測したり、ＧＰＳ衛星から発信されている電波（たとえば、１．５７５４２ＧＨｚ及び１．２２７６ＧＨｚなどの２つの周波数の電波）を利用して電離層全体での電子密度の変化量などを観測したりする手法である。
【０１２７】
上述したステップＳ９１１〜Ｓ９１５の処理は、電離層のＤ層に擾乱が生じたか否かを解析する処理である。ステップＳ９１５の判断処理で振幅Ａが指標値を下回ったと判別したことは、電離層のＤ層に擾乱が生じたと判別することである。一方、ステップＳ９１７の判断処理で補足観測（ＵＬＦ／ＧＰＳ衛星観測等）に異常があると判別したことは、マイクロクラックが発生していることや電離層の全体に擾乱が生じたことを判別することである。
【０１２８】
次に、解析サーバ３００は、ステップＳ９１７の判断処理で補足観測（ＵＬＦ／ＧＰＳ衛星観測等）に異常があると判別したときには（ＹＥＳ）、図５に示した電離層のＦ層擾乱解析処理を示すサブルーチンを呼び出して実行する。すなわち、電離層のＤ層に擾乱が生じたと判別した場合には、さらに電離層のＦ層にも擾乱が生じたか否かを判断する。
【０１２９】
このように、電離層のＦ層だけでなく、電離層のＤ層についても擾乱が生じたか否かを判断し、地震の予測の精度を高めることができる。さらに、以下で詳しく説明する。
【０１３０】
＜＜Ｄ層とＦ層との監視＞＞
電離層のＤ層は、地上から６０ｋｍ〜９０ｋｍと地上に最も近い。一方、電離層のＦ層は、地上から１５０ｋｍ〜８００ｋｍと地上に最も遠い。地震の前兆であるマイクロクラックによる電荷変動が電離層に到達することによって電離層の電子密度（プラズマ密度）に変化を生じさせて電離層に擾乱を生じさせる。地震のマグニチュードが小さい場合には、マイクロクラックによる電荷変動も小さい。一方、地震のマグニチュードが大きい場合には、マイクロクラックによる電荷変動も大きい。したがって、マイクロクラックによる電荷変動によって、マグニチュードの大小を判断することができる。
【０１３１】
マイクロクラックによる電荷変動は主に地中で生ずるため、電荷変動は地中から徐々に上空に向かって伝播する。地震のマグニチュードが極めて小さい場合には、電荷変動も極めて小さく、最も地上に近いＤ層にも到達することはない。さらに、地震のマグニチュードがある程度の大きさである場合には、電荷変動もある程度の大きさとなり、地上に近いＤ層はマイクロクラックによる電荷変動の影響を受け擾乱が生ずる。なお、この場合には、地上から遠いＦ層には電荷変動は到達せず、Ｆ層には擾乱は発生せずＤ層のみに擾乱が生ずる。
【０１３２】
さらにまた、マイクロクラックによる電荷変動がさらに大きい場合には、電荷変動は、Ｄ層に到達してから所定時間の後に、たとえば、約３時間後にＦ層にも到達する。したがって、この場合には、Ｄ層だけでなくＦ層にも擾乱が生ずる。
【０１３３】
このように、地震のマグニチュードがある程度小さい場合には、Ｄ層のみに擾乱が生ずる。地震のマグニチュードが大きい場合には、Ｄ層とＦ層との双方に擾乱が生ずる。この場合、まず、Ｄ層に擾乱が生じ、その後、所定時間経過してからＦ層に擾乱が生ずる。
【０１３４】
以上から、Ｄ層に擾乱が生じた場合には、少なくともある程度の地震が発生すると予測することができる。さらに、その後、所定時間経過してもＦ層に擾乱が生じなかった場合には、マグニチュードの小さい地震が発生すると予測できる。一方、Ｄ層に擾乱が生じてから所定時間経過後にＦ層に擾乱が生じた場合には、マグニチュードの大きい地震が発生すると予測できる。また、Ｆ層のみに擾乱が生じた場合には、宇宙からの電波のノイズなどの影響であって、マイクロクラックによるものではなく、地震は発生しないと判断でき、地震の誤報を未然に防止することができる。このようにＤ層とＦ層との双方を監視することによって、マグニチュードの精度を高めることができるとともに、地震の発生を誤って判断する可能性を低くすることができる。
【０１３５】
さらに、Ｆ層を通過する電波を継続的に受信できなくなっていた継続時間は、Ｆ層に擾乱が継続的に生じていた時間である。継続時間が長い場合には、マグニチュードが大きくなる傾向がある。したがって、Ｄ層とＦ層との双方の監視と、擾乱が生じていた継続時間の計測とを総合的に判断することによって、発生する地震のマグニチュードの精度をさらに高めることができる。
【０１３６】
さらにまた、アラートを発信する対象者の分類をすることもできる。たとえば、Ｄ層のみでも擾乱が生じたときにアラートを発する者、Ｄ層とＦ層との双方で擾乱が生じたときにアラートを発する者、継続時間が所定の時間を越えたときにアラートを発する者などのように分類することができる。
【符号の説明】
【０１３７】
２００  受信システム
２０５  アンテナシステム
２１０Ａ、２１０Ｂ  アンテナ装置
２５０  受信機
２６０  制御装置
３００  解析サーバ
４００  配信システム
【図１】
2015197354.tif 000003
【図２】
2015197354.tif 000004
【図４】
2015197354.tif 000005
【図５】
2015197354.tif 000006
【図６】
2015197354.tif 000007
【図７】
2015197354.tif 000008
【図８】
2015197354.tif 000009
【図９】
2015197354.tif 000010
【図３】
2015197354.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月19日(2015.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真上方向から斜め南の方向に傾いた指向性を有する、地球外の天体から発せられた電波を受信するためのアンテナと、
前記天体からの電波を受信するよう季節に応じて予め設定された開始時刻から終了時刻まで、ＨＦ帯における複数の周波数の電波を、前記アンテナを介して受信する電波受信手段と、
前記電波受信手段によって受信された電波の強度が所定の強度未満か否かを比較することによって、前記複数の周波数を、前記電波受信手段によって受信できなかった第１の周波数と前記電波受信手段によって受信できた第２の周波数とに分類する周波数分類手段と、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との境界となる臨界周波数を決定する臨界周波数決定手段と、
前記臨界周波数を記憶する臨界周波数記憶手段と、
前記臨界周波数が継続して変化した継続時間を検出する継続時間検出手段と、
前記臨界周波数記憶手段に記憶されている臨界周波数から統計的閾値を算出する統計的閾値算出手段と、
前記継続時間と前記統計的閾値とに関連付けられたマグニチュードが規定されたマグニチュード参照テーブルを記憶するマグニチュード参照テーブル記憶手段と、
前記マグニチュード参照テーブルにより決定されたマグニチュードによって、アラートを発信するアラート発信手段と、を備える地震予測システム。
【請求項２】
前記マグニチュードの大きさに基づいてアラートを発信する対象を規定したアラート発信対象テーブルを記憶するアラート発信対象テーブル記憶手段を、さらに備え、
前記アラート発信手段は、前記マグニチュードの大きさに基づいてアラート発信対象テーブルを参照して、アラートを発信する対象を決定する請求項１に記載の地震予測システム。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明による地震予測システムの実施態様は、
真上方向から斜め南の方向に傾いた指向性を有する、地球外の天体から発せられた電波を受信するためのアンテナと、
前記天体からの電波を受信するよう季節に応じて予め設定された開始時刻から終了時刻まで、ＨＦ帯における複数の周波数の電波を、前記アンテナを介して受信する電波受信手段と、
前記電波受信手段によって受信された電波の強度が所定の強度未満か否かを比較することによって、前記複数の周波数を、前記電波受信手段によって受信できなかった第１の周波数と前記電波受信手段によって受信できた第２の周波数とに分類する周波数分類手段と、
前記第１の周波数と前記第２の周波数との境界となる臨界周波数を決定する臨界周波数決定手段と、
前記臨界周波数を記憶する臨界周波数記憶手段と、
前記臨界周波数が継続して変化した継続時間を検出する継続時間検出手段と、
前記臨界周波数記憶手段に記憶されている臨界周波数から統計的閾値を算出する統計的閾値算出手段と、
前記継続時間と前記統計的閾値とに関連付けられたマグニチュードが規定されたマグニチュード参照テーブルを記憶するマグニチュード参照テーブル記憶手段と、
前記マグニチュード参照テーブルにより決定されたマグニチュードによって、アラートを発信するアラート発信手段と、を備える。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【補正の内容】