オーロラ
磁北が西半球にあるので、同緯度では北米大陸より出現回数が少ないが、日本でもオーロラを観測できることがある。太陽の活動が活発な時期(後述)には北海道や新潟県で頻繁に、肉眼では観測しづらいが、赤いオーロラが出現する。北海道で北の空を染める赤いオーロラを見た住民が山火事と勘違いして消防車が出動した記録もある。また新潟県で、日本海上空が赤く輝く様子を見て、第九管区海上保安本部が火事ではないかと巡視船を出す騒ぎになったこともある。さらに、肉眼で見えないものも含めれば、比較的低緯度にある日本においても、磁気嵐の時にはオーロラが比較的頻繁に起きていることもわかっている。
北海道の陸別町は1989年10月にオーロラが出現したことを契機として、オーロラを観光資源の一つとしている町である。町域にSuperDARN(スーパー・デュアルオーロラレーダーネットワーク)の短波レーダーがある(北海道-陸別HFレーダー)ほか、道の駅オーロラタウン93りくべつがある。
オーロラの元である太陽から流れてくるプラズマと地球磁場とが相互作用することにより、起電力が生じる。これはMHD発電と同じ原理であり、太陽風と地球の磁気圏がぶつかるところで発電されている。太陽風が速く、磁場が強く、磁場が南向きの時は発電量が多い。
この「発電所」の出力はおよそ10の12乗ワット、出せる電圧は数百キロボルトであることが推定されている。太陽の活動が活発なときはおよそ10の14乗ワット出力できることも分かっている。オーロラが光るぐらいの高さは電離層という領域である。この層では文字通り、太陽の出す紫外線やX線によって、大気成分の一部が電離している。つまり電流が流れやすくなっている。オーロラを発生させる粒子が降ってくると、大気はさらに電離し、上記の「発電所」を含む回路ができる。そして、オーロラが明るい場所を主として、電流が流れるのである。
オーロラ(英: aurora)は、天体の極域近辺に見られる大気の発光現象である。極光(きょっこう、英: polar lights)または観測される極域により、北極寄りなら北極光(ほっきょくこう、英: northern lights)、南極寄りなら南極光(なんきょくこう、英: southern lights)ともいう。以下本項では特に断らないかぎり、地球のオーロラについて述べる。
女神の名に由来するオーロラは古代から古文書や伝承に残されており、日本でも観測されている。近代に入ってからは両極の探検家がその存在を広く知らしめた。オーロラの研究は電磁気学の発展とともに進歩した。発生原理は、太陽風のプラズマが地球の磁力線に沿って高速で降下して地球の大気に含まれる酸素や窒素の原子を励起することによって発光すると考えられているが、その詳細にはいまだ不明な点が多い。光(可視光)以外にも各種電磁波や電流と磁場、熱などが放出される。音(可聴音)を発しているかどうかには議論がある。北極点や南極点の近傍ではむしろ見られず、オーロラ帯という楕円上の地域で見られやすい。南極と北極で形や光が似通う性質があり、これを共役性という。地球以外の惑星でも地磁気と大気があれば出現する。人が地球上から目視できるオーロラの色には、 主に青や緑、赤が挙げられる。
さらに状況さえ再現すれば、人工的にオーロラを出すこともできる(後述)。
オーロラがよく見られる場所として有名な場所としてアラスカのフェアバンクス、カナダのユーコン準州のドーソンシティとノースウエスト準州のイエローナイフ、スウェーデンのキルナなどがあり、多くの観光客や写真家が訪れる。
1980年代に開始された人工衛星による観測で、まるでオーロラベルトの直径を示すかのように夜側から昼側へ延びる形のオーロラが発見され、その形からシータオーロラと命名された。
宇宙から見た南極付近のオーロラオーバル(背景の地球は合成)アニメーションで見る
南極点で撮影されたオーロラ
歴史的には、磁極の移動に伴ってオーロラ帯の位置も変化している。過去に遡った地磁気モデルの復元により推定が行われており、例えば、現在グリーンランド寄りに位置している北磁極は、1200年頃には北極点から見て日本列島寄りにあったほか、850年頃や日本最古のオーロラと推定される記録がある620年頃にはユーラシア大陸寄りにあった。
中国や西欧ほどの緯度ではオーロラの活動が活発な時にオーロラの上の部分、赤い部分が見える。このことから中世ヨーロッパではオーロラの赤色から血液を連想し、災害や戦争の前触れ、あるいは神の怒りであると解釈していた。また中世までのヨーロッパでは、オーロラを「空に剣や長槍が現れ」て動いた・戦ったと表現することが多い。これはオーロラの縦縞が激しく動くさまを表している。ただし、彗星も空に現れる凶兆とされていたため、オーロラなのか彗星なのか判別できない記述もある。
古代中国ではオーロラは天に住む赤い龍に見立てられ、やはり西洋と同様に政治の大変革や不吉なことの前触れであると信じられていた。古代中国には赤い蛇のような体を持ち、体長が千里におよぶとされる燭陰という神が信じられており、中国の神話学者・何新は、大地の最北極に住む燭陰はオーロラが神格化されたものではないかと論証している。その一方で中国の考古学者・徐明龍は、燭陰を、中国神話の神である祝融と同一神であるとし、太陽神、火神ではないかと述べている。また中国の古文書の中で「天狗」「帰邪」「赤気」「白気」「竜」などと表現されている天文現象の中にも、オーロラのことを指しているのではないかと推測されるものがある。
日本の観測史については後述。