南北両半球に bける地磁気活動度の季節変化
永井正男

概 要

地磁気活動度の拳節変化は南北両半球において大きな差がある。 1
959〜79年の An および A,indexを使って解析した結果，南北両半球の差 An‑A1は北半球の夏で大きく，冬でndexの挙節変化と極小さい明瞭な季節変化があることを見出した。この季節変化は AUi
めてよい相闘があり，極磁気嵐の発達と関連があることがわかった。
ここではこの他，太陽風との関連ならびに IMSにおける東西成分 B，， との関連等について報告する。

1. はしがき極磁気嵐の発達と惑星間空間磁場（IMF）の南北成分 （Bz）ならびに太陽風プラズマの種々のパラメターとの聞の関係は，既に多くの人達によって研究されている。最近では Bzのみならず， IMFの東西成分 （Bv） も又極磁気嵐の発達に影響を与えていることがわかってきた。
また南北岡半球で同時に観測した地磁気活動度の聞には差があることが知られている oSieberto(t968), Wilcox幻 (1968）等は南北両半球の差が IMFの極性に依存していることを指摘し，村山め (1976）は地磁気活動度の南北非対称が昼側の Magnetopauseにおける IMF と地球磁場との結合の際に生ずる neutrallineの傾きに関連があることを報告している。しかしこれらは季節変化について取銀ったものではない。
ここでは， 1959〜79年の Anおよび A，の資料を使って，南北両半球における地磁気活動L((の季節変化ならびにその差 （An‑A）， について，統計的に解析したので報告する o2. Anおよびふと太陽黒点周期との関連
959〜79
ここで使用した資料がどのような期間のものであるかを知るために，第 1図に 1年の南北両半球における地磁気活動度指数の年平均値 J
叫 ん お よ び そ の 差 An‑A，と太陽黒点周期との関連を示す。この期間は太陽黒点周期 No.19サイクルの極大期を過ぎた後半から No.21サイクルの極大期までの約 2サイクルである。この期間は K11或いは Apindexにも見られるように（Nagai,M.;1977）的地磁気活動度と太陽黒点数との関係が異常な時期にあたる o 特に No.19サイクルの後半における地磁気活動度は，他のサイクルに比較して急激に減少しているのがわかる。 An, A，の変動は No.19サイクルと No.20サイクルでは，それぞれ異なった地磁気活動度のパタ｝ンを示している o No.19 サイクn, d，の艦大の時期と No.20サイクルの極大の l
時期が明瞭に異なっているのは，
ルの A

26永井正男160~ 1'40~ 120:;, 100

c．． 800 60
a.
・c・ 40
:0酎

20
036

34
32
30
28
情

26~24・唱

22

c−20
18
16

4

12

10
5,.
.
.
肺4ト
E

<t 3I
‑
c 2ト

1
・
＂ 市 』I・0』 ー・ー ー

E

960 62

t

I

64

68

I

88

I

I

70

t

I

72

I・t

7

f

t

78

II

t

78

Fi
g.1
. R
e
la
t
ionb
e
tw
ee
nsun
spo
tnumberandannualg
eo・magn
e
ti
ca
ct
iv
i
tiesi
nt
henorthernandsouthernhemi・spheres(1959‑79).
No.20サイクルの 1974年に緩始磁気嵐が多発したことが大きく影響しており，太陽黒点、時期にもかかわらず， An,A，のピークが見られる。一方 No.19サ
周期の極小期に近いiイクルの後半は緩始磁気嵐が急減したl時j切である（Nagai,M.; 1983)
5。
＞

1959〜79年における An,.
4，と太陽熱点数との相関はそれぞれ 0.39, 0.54である。これは No.19サイクルの後半は太陽黒点数と d叫 んはともに減少しているが， No.20サイクルおよび No.2
1 サイクルの前半ではほとんど太陽黒点数との相関が見られないことによる。また An-A• と太陽黒点数との相関は低くー0. 10である。

3. Anおよび A，の季節変化
第 2図に 1959〜79年における平均の An, A，および An‑Asの季節変化を示すoAn,d，とも春秋に極大を示し， A では 12月に， A では 6月に極小を示している oAn-A• の差は北半球の夏で大きく，冬で小さい。これは地磁気赤道面と sun-earth lineとのなす角 χの影響による， localsummerに極大をもち localwinterに極小をもっ季節変化が見られるためである o しかし平均するとどの月も Anの方が A よりも大きく， χによる影響だけでは説明出来ない。

27

地磁気活動度の季節変化
1959・79AnT内ζ

cの ︐ 島 内4.
−＇.

、，.
.
.

V',,,,ノ...

・・内 au

曲申︒一司 −曲︿・E4の︐h−a28;,•••·丹，−、／、、¥As・¥.

,/＼〆／,.

16rBEESトEBBEEEBEE
hhv

4cd﹃−句︒
︐ −回auaJ.
.
.
.
.
.

r

An‑As

F MAM

J J As。。
NFig.2. Averages
easonalvariationsofAn,Asand5979).
theirdifferenceAn
・ As (19『﹄円相−oo−−﹀輔ME−− F

440adada﹃ 必 ﹃AUR

角AWa﹃−−︐︒﹀
u ＠ 咽 ＼E−Mω．
．
．

・・・d

咽︽・Ed22AU．
10 ・‑e ‑s ‑−・12・14 ‑18・18

Dst

4086s．
︐︑・・C．
．
︒x−−﹄uzeowe τ20ωh
四割問

J FMAMJJASOND

1959‑79av 侃v −−喝
a﹄冊目︒

420

E

J FMAMJJASOND‑4−−awa a

暗︽ zq.
. 36〉

cmw

34

司令
咽内・・・38

32・8・8＼メj"、7 ¥.

‑10：・・、，−)~~

哩959 79
Art‑Aa司・··• OatJ FMAMJJASOND

Fig.3. Seasonalvariationsofsolarwindv
elocity,density and dynamic pr回−sureofsolarwind(
1965‑73).

.
.
・‑12 ~‑14ー，
e‑18・20

JFMAMJJASOND

Fig.4. R
elation betweens
easonalvaria‑tio
nofAn‑AsandDsti
ndex(
1959‑79)
.

18

永 ド
E男
チ I

4. ん−，

A の季節変化と太陽風， Dstおよび AEindex との関連

ここでは An‑A，の季節変化が，どのような要因と関連するかを調べてみる。
第 3図に 1965〜73年における太陽風の速度 Vkm/s，密度 n/cm3，太陽風の dynamicpressur
enV2xio‑2ev/cm2のそれぞれの季節変化を示すo 太陽風の述位は 2月と 9月に明瞭な極大を示し， 1月に樹小を示す。これは第 2閣に示した A
11および A，の平均の季節変化とやや異なる様相を示している 0 ，，および nV2の季節変化は，ハッキリしな L、O

v2の季節変化との相関係数は，それぞれ 0.16, ‑0.37,An-A• の季節変化と v. 1
1. ,,−‑0.21でいずれもよくなし、。第 4図に 1
959〜79年におけるん A，と D，， の季節変化を示す。 D
11は 4月および10月の春秋で極大を示し， 6月に極小を示して，第 2図の A11お11
よび A，の季節変化とはー 0.62, ‑0.94の割合よい相闘を示す。しかしバnー ん と Dの季節変化との相闘は低く 0.
26である o
第 5図に 1966〜73年における AU,ALおよび AEindex の季節変化を示す。 A U は−6月に極大を示し冬小さく，ほぼん A，の季節変化と似ている。 ALは 4月および 9月の春秋に極大を示し， 7月が小さく半年周期の季節変化を示している。 AE は 6月に鹿大を示し，前半は A U と似た変化を示すが， 7月に AL の影響が見られる o A11‑A1の季節変化と AU,AL,AEの季節変化との相関係数は，それぞれ 0.
92,0.
60,0.
84で A U100

コ 80
〈60rf﹇LいJ FMAMJJASOND

J︿JFM AM 」JA S0N D

240

60
1959~7950

ω.~ 40
宅3=・30

220

<II<U

c20

U』 200f
国〈。

180
160
J FM A M JJ A S 0 N DFig.5. Seasonal variations of auroralelectrojetindex AU, AL and AE(
1966‑73).

・‑4 ・3・2 ‑1 0

1 2 3 4threhourlyIntervalsFig.6. Superposedvariationofan and九 for ±4 threehourlyintervalsatthebaydisturbance(1959‑79).

29

地磁気活動度の季節変化とは大へんよい相関を示している。

ualityA,B の湾型変化を選び， break up のl時i聞を基点とし第 6図に柿岡における Qて ‑4〜＋ 4の各 3
1時間毎の指数 a"• a，およびその差 On‑01 の変化を示す。いずれもbreak up の 時 に ピ ｝ ク を 示 し そ の HiJ
後ではほぼ同じ変化率で急速に減少するのが見られる。すなわち南北両半球の法の原因のーっとして，極磁気嵐の発達が大きく寄与していることが考えられる。

s. IMSのセクター構造との関連
極磁気嵐の発達には IMF の市北成分 Btが大きく関与するが，東西成分ムによってvalgaardめ (1972）によるんの資料を使も影響されることがわかって米た。ここでは S−

962〜70年におけるん， d， お よ び ん A，の 季 節 変 化 と ん の 極 性 と の 関 連 な らい， 1びにセクターの境界からの経過日数による変化について解析した。
第 7図に away （上凶）および toward （下図）における An （実線）と A, （点線）の季＜・やや異なるが， away では 3月と 9月に極大を示し，節変化を示す0 An と A,：6月ないし 7月に極小を示して，半年周期！の季節変化を示す。一方 toward では 9月に艦大を示すだけで， 12月或いは 1月に極小を示して，全く異なったパターンの季節変化を示して−

π A. の季節変化を away と toward のそれぞれについて示す。 awayいる。第 8図に d
では 7月が極大となり， 12月ではほとんど 0に近くなる。 toward では 1月を除けばawayより南北の差が大きく，5月に紙大を示している oすなわち away の 12月に南北耐半球

1962 70

咽申u− Anaw
ay・28・···• As

24

弓 22.
5 20．

: 18.
i16.
,」 』 」.
.
.
.
.
i‑
JJ

A S0 N Damtow
ard‑・.

AnAs

今・・・AW

咽decdO・AWanv￡ua司 令−︐ea・eu z −4・E4−骨−22222tt−−

1962・70,f>‑・・o.••

ノベk、
a̲.Y ‑ ,..
／_,• ,/＼、nuーa司 令 ︐ ．

ぷY 叩 82・70 '．
.
.
"'.
・ザ・、、.
‑away"¥. ¥、、、．
・. s。
word
F~JFMAMJJASOND. S
easonalvariationso
fAnandAs
Fig.7int
hetwosectors.away(upper)andtow
ard(lower)(
1962‑70)
.

Fig.8
. S
easonalv
ariationof An‑As re‑latedt
opolarizationofIMF(
1962‑
70)
.

30

永 弁 正 男・・

唱962 70

20toward20

̲
.
.
.
・一.
.
.
，
咽a ・−
・.
ー
・司、、
司
『

，司ec・・u

G>18

F

GIu＼＼、．
・、

ー−
曲，，.
．
c．

.
・

』 司

2．
．

1
0、、・−ー−−
．
．
．
．
・．

awayz

‑g,
8.
.
・
『、−、−
宅M
1962‑70¥cAn

師−、見<An

'2

Ao−、．
、Aa

10．

12 3 4 6 6 1 8 8 10

1 2 3 4 I 8 7 8 910DAYS FROM BOUNDARYDAY8FROM BOUNDARYFig.9. VariationsofAn and As inthe twosectors,away (left) and tow
ard(right)asa function oftheelapsed day from each IMF sector boundary(1962‑
70).

官962‑70ーー
司 away・ towad『h ・噌s~.
.
.
.
.
ι.
.
.
.
.
・.
.‑.
.
.
.
.

竺 4ト ． 〆 酌 ＼ 、 〆I ‑.
−〜‑~ 3ト二、Jf.
.
.
.
.
.
‑

< 2ト1L.
& l

1 2．．．．．． Ls 4 s e 1 a 9 10。

daysfromb undar
yFig.10. Var
iationofAn‑Asint
hetwosec‑torsasafunctionoftheelapse
ddays
fromIMPsectorboundary(
1962‑70).の差が最も小さくなり， towardの 5月に最も大きくなる。
第 9図にセクターの境界からの経過日数による変化を away （左図）および toward（右図）のそれそ．れについて示す。 awayでは An,A.とも 6日まであまり変化が見られないが， 6日を過ぎると急速に減少する。一方 towardではセクターの境界で最も大きく，日目からほぼ同じような変化率で減少し，セクターの境界からの日数が経つに従って小さ−くなる o第 10図に dπ A，のセクター境界からの経過日数による変化を away と towardのそれぞれについて示す。 toward の方が away よりやや大きな値を示しているが， いず
れもセクターの境界からの経過日数にはあまり影響されず，ほぼ一定の値を保っている o

6. む すぴ

今回は南北両半球における Anおよび A，の季節変化ならびにその差 An‑Aaに重点を−は北半球の夏に極大となり， 冬に極小となる明瞭な季節変化をおいて解析したo Aη A，

31j也俄気活動度の季節変化

示すo そしてこの季節変化は極磁気嵐の発達が大きく影響していることを見出した。特にA Uindexの季節変化と非常によい相闘を示している。しかし柿岡における夜間の湾型変時間値）が明瞭なピークを示すにもかかわらず，化の breakupの際の lln‑01 (31An‑Arの季節変化と ALindex の季節変化の相関は思った程よくない。

＂

村山は極磁気嵐の発達が， IMS の東西成分 B の正負によって極冠帯および極光帯における電場分布の dawn‑dusk非対称性が逆転することと密接に関連することを強調してlectrojetが強まりいる o そして Bv>O のとき早朝側の電場が強いことから， westwarde
anを大きくし，南半球ではこの逆になって Bv<O のとき a，が大きくなることを述べている。しかしこれがどの程度 d−，の季節変化に影響を与えるかは明瞭でなし、。今後詳A細に検討する必要があるだろう。
終りにこの研究に際し，御指導をいただいた地磁気観測所長原因朗氏に厚く御礼申し上げますo

参考文献I) Siebert, M.(
1968): Magneticactivitydifferencesbetw
eenthetwoh
emispher
esfollow‑ingthesectorstructur
eoftheinter
planetarymagneticfield,J.G.R.Vol.73, No.9,
3049‑
3052.
回 ponsetothepolarityoftheinter‑2) Wilcox,J.M.(
1968): Asymmetryi
ngeomagneti
crplanetarymagneti
cfield,J.G.R.Vol.73, No.2
1,6835‑6836.
3) 村山 積 (1977）：地磁気活動度の尚北非対称と：daysidereconection，天体フレアー現象研究会， 8‑11.
4) Nagai,M.(1977): Geomagneticdisturbancesrelatedtothesolarrotationcycle,SolarTerrestrialEnvironmentalResearchinJapan.Vol.1,88‑90.
5) N
agai, M. (1983): Characteristicsofthegeomagneticstormsbased on thestatisticalanalysis, Mem. Kakioka Mag.Obs.
,Vol.20, No.I,17‑
38.
6) Svalgaard,L.(
1972): Interplanetar
ymagneticsectorstructure,1962‑
197
1. J.G.R.
Vol.77, No.22,4027‑4034.

SeasonalVar
iations・ofGeomagneticActiv
ityintheNorther
nandSouthernHemispheres
byMasao NAGAIAbstract
There i
sagr
eatdi
ffe
r
encebetw
eentheseasonalv
ar
iati
on
s of geo
magne
ti
cactiv
i
t
yi
nt
hen
or
t
her
nands
out
he
r
nh
e
mi
sphe
r
es.I
ti
sco
nfir
me
dfromthea
nalysi
sofdatain1
959‑1979t
hat aclearseasonalv
ar
iat
ioni
sobservedinthedifferencebetween An and As;thedifferencei
slargestinJuly and smallestin December.
Thi
sse
asonalvariationishighlycor
relatedto AU index.
Moreover,theautho
rdiscussesthesolarwindandEW‑componento
ftheIMFinrelationtotheseasonalvariationofAn‑As.