雷放電に伴う中間圏・下部電理圏発光現象の研究

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1990年以降、雷放電に伴う中層大気及び超高層大気における発光現象(スプライト、ブルージェット、エルブズ)は世界的な注目を集め、精力的な研究が行われてきた。しかしこれまでの光学観測の時間分解能はCCDカメラのフレームレート程度(17ミリ秒)であり、継続時間が数ミリ秒以下であるスプライトやエルブズの時間空間構造を捕えるには甚だ不十分であった。本研究課題ではそれらを解明するために、我々が開発した多チャンネル超高速フォトメータの観測データを、CCDカメラの画像データとあわせて詳細に比較検討した。フォトメータデータの解析には主にワークステーションを、画像解析には新たに購入したパーソナルコンピュータを用いた。昨年度と本年度の観測で得られた約250例のスプライト及びエルブズのデータの解析から、以下の事実が初めて明らかになった。1.雷放電直後(数ms〜数10ms以内)に中層及び超高層大気でおこる発光現象には、スプライトのみの場合、エルブズのみの場合、スプライトとエルブズの両方が見られる場合がある。2.エルブズは水平方向に長い円盤状(〜300km)に現われ、通常中心部が明るくなっている。継続時間は約1ミリ秒、伝播方向は常に下向きで、伝播速度は上部(〜1×10^5km/s)に比べ下部(2-4×10^4km/s)では低下する。3.明るいエルブズを伴う場合、スプライトは水平に広がった10本程度の明るい縦筋から成る。初めにエルブズが現われ、続いて短時間の発光が下向きに伝搬し、最後に中心部から上下両方向に増光領域が拡がる。4.エルブズの非常に弱い場合、スプライトは微細構造を有する太い1本の縦筋から成り、上部のやや広がった逆三角形(人参状)をしている。最初に短時間の発光が数万km/sで低高度から高高度に向かい、続いて低高度に強い発光が起こり、最後に高高度が再び増光する。継続時間は多くの場合、2-4msである。