高高度発光現象の観測にむけて
４年Ｃ組

大鳥佐紀

４年Ｃ組

栗生優芽

指導教諭

藤野智美

１．要約
私たちサイエンス研究会地学班の研究テーマの一つに高高度発光現象の観測がある。現在、高知工科大学と全国 29 の SSH 校が連携してスプライトの同時観測に関する研究会立ち上げており、昨年から本校もその参加校として活動している。そして今年、私たちは「高高度発光現象同時観測に関する平成 21 年度第一回研究会」に参加した。ここでは研究会での活動内容および今後の展望について報告する。
キーワード

高高度発光現象、スプライト、ジェット、同時観測

２．研究背景地学班の中で天文に興味のある私たちは、ハローなどがあり、発光形態や高度は各現象によって様々である。

高高度発光現象の一つであるスプライトの研究を先輩方から受け継ごうと考えた。そ(２) スプライトとはこで、高高度発光現象とはどういった現象

高高度発光現象の一つで、主に中間圏（高なのかを知るところから始めた。次に観測

度 50km～80km 付近）で起こるとされていの準備として、カメラの組み立てと画像取る。

り込むソフトウェアである UFO Capture

雷や雷雲に帯電されている電子が窒素分の試行を試みた。しかし不明な点がいくつ子に衝突し、窒素分子が負電荷によりイオか見つかったため、研究会に参加しこれらン化され発光したものであると考えられての疑問点を明確にしようと考えた。加えて、いる。オレンジ色あるいはワインレッドに

高高度発光現象を観測するにあたって注意

光り、筋状の構造を持つ。また、スプライすべき点や、調べる必要のある事柄を知り、トは天の川の数千倍から数万倍の光度をも今後の活動に方向性をあたえることも目標

つ発光現象である。その発生場所や時刻をとした。

予想することは難しいが、運が良ければ肉眼で見ることもできる。

３．研究内容(１) 高高度発光現象とはスプライトは、発光形態の違いから「キャロットスプライト」と「カラム状スプラ

高高度発光現象とは、高度約 40～90kmイト」の２つに大別される。
「キャロットスの上空で起こる瞬間的な発光現象のことをプライト」は人参の形をしているのに対し指す。スプライト、ジェット、エルブス、「カラム状スプライト」はそれを束ねたような形をしている。この２つの本質的な違必要な物やそれぞれの部品の役割、操作をいは、もととなる雷放電の発生時刻からの確認した。

遅延時間の差と、発光の広がりの違いにある。以下にキャロットスプライトの図を示[2]UFO Capture ソフトの使用
UFO Capture とは動体自動検出用ソフす。

トウェアである。このソフトウェアは入力ビデオ信号の変化を捉え、突発現象の開始数秒前から終了の数秒後までの動画をパソコンのハードディスクに記録することができる。しかし、カメラ視野の中での変化を感知し記録する仕組みになっているため、虫や鳥、宇宙線などを撮ってしまうことも多い。そのため、人がデータフォルダの画図１像を目視し、必要なデータのみを取り出す

キャロットスプライトという作業が必要になってくる。
このソフトウェアの試行を試みたが、設(３) 同時観測の意義
この研究会では、同時観測が大きな目標

定方法の理解が困難であった。そこで、研のひとつに挙げられており、多くの学校が究会でこのソフトウェアの使い方についていくつかのブロックに分かれて同じスプラの情報を得ることにした。

イト現象を撮影することを試みている。このように同じ時刻に同じスプライトを他地[3] 研究会への参加点から観測することにより、高さ・場所な10 月 24 日、25 日の２日間、大阪府立三どの立体構造の解析ができるようになる。

国丘高等学校を会場として「高高度発光現また、多数の同時観測データを集めるこ象同時観測に関する平成 21 年度第一回研とにより、広範囲での空間分布や出現状況究会」が開かれた。本校からは一日目は栗の変化なども調べることができる。この分

生、二日目は大鳥が参加した。日程別の研野での同時観測は世界的に見ても数が少な究会の内容を、それぞれ以下に報告する。

く、本研究会での同時観測には大きな意義●１日目(10 月 24 日)
１日目の研究会では全国 SSH コンソーがある。

シアム参加各校からの報告後、初のアマチ(４)本校の活動

ュア観測者によるスプライト観測に成功し[1]カメラの組み立てた植原敬さんにお話を聞かせていただいた。

スプライトの撮影に用いる超高感度ビデⅰ)各校からの報告内容

オカメラ(Watec Neptune-100)を組み立て○観測方法について○た。
「高校生天体観測ネットワーク編

スプライト観測ハンドブック 2005」を見ながら、各校で行われている以下のような観測方法の報告があった。

・スプライト発光持続時間と、雷発光開始

植原敬さんは NMS（日本流星研究会）のからスプライト発光開始までの時間の観会員であり、子供の頃から天体に興味を抱測についていていたという。天体観測やプラネタリウ・スプライトの画像の色解析について
・発光時間、形状、発生位置、気象条件、地形との関係について○観測結果と考察について○
各校での観測結果とその考察について、ムの自作など、とにかく星が大好きであった。そんな彼は 2003 年 12 月 16 日、いつものように大阪市東淀川区の自宅で流星観測を行っていた。午前２時過ぎ、冬季雷を伴う上方への放電現象を CCD カメラによ以下のような報告があった。って撮影し、後にそれがスプライトである・スプライトの発生頻度はカラム型がキことがわかった。これが初のアマチュア観ャロット型を上回っていた測者によるスプライト観測となった。また、→発光に必要なエネルギーはカラム型のUFO Capture はもともと防犯用のソフト方がキャロット型より小さいのではないウェアであったが、流星観測に使えるのでかという仮説が立てられるはないかと目をつけた彼は、Sonotaco に・高度が上がるほどカラム型スプライトは赤くなる

UFO Capture を天体観測用に改良してもらえるよう頼んだ。こうして流星をはじめ・スプライトは低い周波数の電磁波を発生しているとする天体観測は、高校生にもできる、より身近なものとなった。

・雷が多い月にスプライトを多く観測できるという傾向がある

彼は今まで、流星やスプライトの他にも様々なものを観測している。その例として、

・南九州では、種子島北部の海上で多くスプライトを観測できる

とても強い光を放つ魚群火球や、地球の周りを火のついたまますり抜けていったアー・ジェットは対流圏、成層圏、中間圏、熱スグレージング火球などが挙げられる。ま圏の四層にわたって発生する・エルブスの形状が楕円形である可能性を発見した

た、型にはまらない変わったスプライトも○工夫点について○

また発光する、発光時間の長いスプライト

・カメラの視野に自動車や家の光が入らななども観測している。

いように斜め上に向ける
・夜間はカメラの後ろに暗幕を引き、窓からの映りこみを防ぐ観測しており、ジェット状に次々と上に上がっていくスプライトや、１回消えかけて今回の研究会で上記の現象の映像を見せていただき、私はとても衝撃を受けた。その理由は、今までのスプライトに対する画・グラウンドの照明や外灯の影響を軽減す一的なイメージにあてはまらないものであるため、ガラス下面は黒画用紙で遮光すったからだ。植原さんにお話を伺うことで、るスプライトは観測史の浅いものであり、こⅱ)アマチュア観測者を聞いて植原敬さんのお話れからの観測によって新たな物事が発見される可能性は無限であるということが実感

できた。

で、より天体に興味を持つことができた。

●２日目(10 月 25 日)

同地点観測校ともグループ討論ができ、今２日目の研究会では、前日の全国 SSH コンソーシアム参加各校からの質問への回答後の同時観測におけるコンソーシアムとしての意義を見出すことができた。

が行われた。その後、観測地点ごとのグループ討論によって各校の進行状況や今後の情報共有の方法が確認された。
ⅰ)質疑応答で学んだこと
以下に示すような観測に関わる具体的な

６．今後の展望研究会の参加目的にも記したが、まずカメラで現象を撮る練習をする。それによってピント合わせがより上手くできるように作業方法について学ぶことができた。

なるため、スプライトの観測の前段階とし・UFO Capture の設定や時刻合わせの方法て、様々な現象の撮影を練習として行うこ・同時観測における高高度発光現象の解析とが必要である。また、今回の研究会で得方法た情報を活用し、UFO Capture と UFO・スプライトの電波観測の方法Analyzer を使いこなせるように練習する・高 高度発光現 象の解析に 必要な UFO必要がある。最終的には、高高度発光現象

Analyzer というソフトウェアの使用方に対する仮説を立て、観測で確かめること、

法同地点観測校との同時観測を行い、現象のⅱ)グループ討論
グループ討論では、観測地点ごとにグル空間分布や出現状況の変化を調べることを目標とする。

ープに分かれて、今後の観測の方針と各校の役割を確認した。本校の観測地点は福井

７．参考文献県・京都府に面している若狭湾上空であり、[1]「高校生天体観測ネットワーク編

同時観測の可能な同地点観測校(大阪府泉ライト観測ハンドブック 2005」

北高等学校・香川県三本松高等学校・高知[2]「Sprite Journal 2005 Autumn-Winter」

県高知小津高等学校など）とグループ討論

http://sonotaco.sub.jp/sprite/Sprite3/を行った。この討論では、各校での画像処200510/index.html

理に関する情報交換が行われた。

スプ[3]「SonotaCo.com★ソノタコドットコム」
http://sonotaco.com/

５．まとめ
今回、研究会に参加し、他校の高高度発

８．謝辞

光現象の観測状況や工夫点について知るこ

今回の研究にあたって、ご指導してくださとができた。また、自分たちの疑問点や観った藤野先生、研究会においてボランティア測の注意点およびソフトウェアの使い方等としてお話をしてくださった植原敬さん、観を知ることができ、これからの本校におけ測方法を教えてくださった高知工科大学のる観測の道筋が見えてきた。また、アマチ

先生方、他校の研究協力者の方々に心より御ュア観測者の植原敬さんのお話を伺うこと礼申し上げます。