スティーブ (大気現象)

スティーブ（STEVE、スティーヴ）は、紫色に輝く光の帯が夜空にみられる大気の発光現象で、カナダ・アルバータ州のオーロラ撮影者らによって発見された。欧州宇宙機関（ESA）の地磁気観測衛星Swarmの観測データを分析した結果によると、スティーブは幅およそ25kmで東西に伸びる高温気体の帯で、地上300kmでの温度は3,000度も上昇し、流速はスティーブの外側の気体が10m/s程度なのに対し、スティーブ内は6km/sと桁違いに速い。スティーブは、実は普遍的に発生している現象だが、最近までその存在は全くと言ってよい程知られていなかった。 この発光現象を発見したのは、アルバータ・オーロラ・チェイサーズ（Alberta Aurora Chasers）という、Facebook上のオーロラ撮影者グループに参加するオーロラ撮影者達で、彼らは発見から暫くは、この現象を「プロトンアーク」と呼ばれる陽子のオーロラ現象であると思っていた。 しかし、撮影された画像をみたカルガリー大学の地球物理学者ドノヴァンは、この発光現象がプロトンアークではないと指摘した。なぜならば、陽子オーロラは肉眼でみえる現象ではなく、構造上の特徴も撮影された光の帯とは異なるからである。 オーロラ撮影者の一人で、アルバータ・オーロラ・チェイサーズの管理者を務めるラツラフは、この現象がプロトンアークではないと知ると、映画"Over the Hedge"（邦題『森のリトル・ギャング』）中で、突如現れた生垣の正体に悩む動物達が、生垣を"Steve"と呼ぶことにした場面に着想を得て、この発光現象を"Steve"と呼ぶことを提案した。 その後、正体のよくわかっていないこの異常な「オーロラ」は、オーロラ追跡の市民科学事業「オーロラサウルス（Aurorasaurus）」上で、2年間に30件以上の発生が報告された。 考案者のラツラフは、Steveは科学的名称が決まるまでの仮名と考えていたが、オーロラサウルスを主催するNASAゴダード宇宙飛行センターの地球物理学者マクドナルドが、"Sudden Thermal Emission from Velocity Enhancement"をSTEVEとするバクロニムを考えると、NASAも"Strong Thermal Emission Velocity Enhancement"として採用し、STEVEがこの現象の公的な名称に決まった。 スティーブの光は、一見オーロラ状にみえるが、通常のオーロラとは色や持続時間、観測できる場所といった特徴が明らかに異なっている。スティーブの外見的な特徴をまとめると、以下のようなものになる（観測実績については、いずれも2018年3月現在）。 スティーブは、オーロラよりも赤道寄りの地域でみることができ、イギリス、カナダ、アラスカ、アメリカ北部、ニュージーランドで観測が報告されている。 スティーブは、東西方向に何百km、何千kmにもわたって細長く伸びてみえる。 スティーブの発光は、紫色を基調とし、時には緑色のピケットフェンス状の光を伴って、概ね20分から1時間程度で消滅する（オーロラは、緑を基調に赤や青が目立ち、数時間継続する）。 スティーブが観測されたときは、必ずオーロラも出現している（オーロラには、スティーブを伴わないものがある）。 スティーブは、10月から2月の間は観測報告がなく、NASAはスティーブが特定の季節に起こる現象かもしれないとしている。 ドノヴァンは、カルガリー大学とカリフォルニア大学バークレー校が運用するオーロラ観測用全天撮像装置網のデータと、アルバータ・オーロラ・チェイサーズが撮影した写真などから、スティーブ発生時に発生地点上空をSwarm衛星が通過した機会を突き止め、Swarm衛星の測定データを調べることで、スティーブの特徴の一端を明らかにした。 2018年3月、マクドナルド、ドノヴァンらはその成果を"Science Advances"誌に発表。スティーブが発生している領域では、西向きに最大5.5km/sという高速でイオンが流れ、領域内での電子温度は最高で6,000Kに達する一方、電子の密度は2-3割に低下していることが示された。これらの特徴は、スティーブが、電離層の狭い緯度幅にみられる西向きの高速イオン流「サブオーロラ帯イオンドリフト（Subauroral Ion Drift、SAID）」に関係した現象であることを示唆する。スティーブが冬季に観測されていない点も、SAIDが発生する季節の傾向と合っている。SAIDに伴い光学的な現象が発生することはそれまで知られておらず、スティーブはSAIDに関係して発生した光学的な現象が、史上初めて記録された例とみられる。 ^ a b c d e f g MacDonald, Elizabeth A.; et al. (2018-03-14), “New science in plain sight: Citizen scientists lead to the discovery of optical structure in the upper atmosphere”, Science Advances 4 (3): eaaq0030, doi:10.1126/sciadv.aaq0030, ISSN 2375-2548, http://advances.sciencemag.org/content/4/3/eaaq0030  ^ a b c d Jacey Fortin (2017-04-25), That Ghostly, Glowing Light Above Canada? It’s Just Steve, The New York Times, https://www.nytimes.com/2017/04/25/science/aurora-borealis-steve.html 2018年4月12日閲覧。  ^ a b c “When Swarm Met Steve”. Swarm. ESA (2017年4月21日). 2018年4月12日閲覧。 ^ NASA、2018年11月閲覧 ^ a b Alexandra Pope (2017-04-25), “Meet the aurora chaser who named an atmospheric phenomenon "Steve"”, Canadian Geographic (The Royal Canadian Geographical Society), https://www.canadiangeographic.ca/article/meet-aurora-chaser-who-named-atmospheric-phenomenon-steve 2018年4月12日閲覧。  ^ “A Proton Arc Over Lake Superior”. Astronomy Picture of the Day. NASA (2015年8月3日). 2018年4月18日閲覧。 ^ a b c d Kasha Patel (2018年3月15日). Rob Garner: “Mystery of Purple Lights in Sky Solved With Help From Citizen Scientists”. Goddard Space Flight Center. NASA. 2018年4月12日閲覧。 ^ Kasha Patel (2018年3月15日). Rob Garner: “NASA Needs Your Help to Find Steve and Here's How”. Goddard Space Flight Center. NASA. 2018年4月12日閲覧。 ^ 田口, 聡 (13 October 2004). 衛星観測に基づくサブオーロラ帯イオンドリフトの特性 (PDF). 平成16年度中緯度短波レーダー研究会. 2018年4月18日閲覧。 宇宙天気 磁気嵐 熱圏 磁気圏 大気電気学 超高層雷放電 2017 ESA Earth Explorer Missions Science Meeting (1:08:30 - Eric Donovan's presentation) Alberta Aurora Chasers NASA Goddard (2018年3月14日). “The Aurora Named Steve”. YouTube. 2018年4月18日閲覧。 “7 Things to Know About "STEVE"”. Aurorasaurus (2017年3月14日). 2018年4月12日閲覧。 Sarah Lewin (2017年4月24日). “An Aurora Called 'Steve'? Strange Sky Phenomenon Investigated”. Space.com. 2018年4月12日閲覧。 McRae, Mike (2017年4月24日). “Introducing Steve - a Newly Discovered Astronomical Phenomenon”. ScienceAlert. 2018年4月12日閲覧。 “Aurora photographers find new night sky lights and call them Steve”. BBC (2017年4月23日). 2018年4月12日閲覧。 “New atmospheric phenomenon named Steve discovered by aurora watchers”. ABC (2017年4月24日). 2018年4月12日閲覧。 Saner, Emine (2018年3月19日). “‘Steve’: the mystery purple aurora that rivals the northern lights”. The Guardian. 2018年4月12日閲覧。 一見オーロラのような、紫色の発光現象「スティーブ」 - AstroArts ｢スティーヴ｣と名付けられた謎の巨大な光。高度300km地点の温度を3,000度も上げる - GIZMODO 未知の「紫のオーロラ」、はじめて報告される - National Geographic