埼玉大学、京都大学、宮崎大学、日本大学、理化学研究所の研究者らは、X線天文衛星による観測データから中間圏・下部熱圏(高度70~115km)領域の大気が1年に約0.5%のペースで収縮していることを明らかにした。

 温室効果ガスの影響による地球温暖化に伴い、上空20km以上の大気は逆に寒冷化し、結果として収縮すると考えられている。このような大気収縮の理論は半世紀以上前から予想されてきたが、中間圏・下部熱圏における実証に関しては、この領域を安定して周回する人工衛星が存在しないために、観測データがほとんど皆無である。

 こうした中、本研究では、X線天文衛星の天体観測データのうち、天体を観測するためには本来使い物にならない、地球大気掩蔽の影響を受けた観測データに着目した。天体からのX線が地球大気の影響を受けたタイミングで、X線強度の減衰率を調べれば、大気密度が測定できるという。

 この手法を用いて、日米5機のX線天文衛星が1994年から2022年にかけて取得した観測データから過去に遡って大気密度の長期変動を調査した結果、高度70-115km全域で大気密度は時間と共に徐々に低下しており、28年間で約 15%の低下となっていることがわかった。大気密度の低下は、上層の薄い密度の大気が収縮して落下してきたことを意味しており、言い換えると、高度70-115kmの大気は1年に約0.5%のペースで希薄化している計算になる。この密度低下ペースは、温室効果ガスの増加を考慮した最先端の大気シミュレーションの予測と整合することも確認した。

 本研究で開拓した手法は、今後多くのX線天文衛星で適用できるため、将来にわたって超高層大気の密度をモニターする上で役立つ。本研究成果は、地球温暖化に対する理解の深化や、人工衛星の軌道やライフタイムの推定精度の向上など、社会と経済活動への貢献が期待されるとしている。

論文情報:【Journal of Geophysical Research: Space Physics】Long‐Term Density Trend in the Mesosphere and Lower Thermosphere from Occultations of the Crab Nebula with X‐Ray Astronomy Satellites

京都大学

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自学自習をモットーに、常識にとらわれない自由の学風を守り続け、創造力と実践力を兼ね備えた人材を育てます。 学生自身が価値のある試行錯誤を経て、確かな未来を選択できるよう、多様性と階層性のある、様々な選択肢を許容するような、包容力の持った学習の場を提供します。[…]

埼玉大学

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埼玉大学は、1949年(昭和24年)に新制国立大学として旧制浦和高等学校、埼玉師範学校及び埼玉青年師範学校を統合して創立。教養・経済・教育・理・工の5学部を擁し、新たな知の地平の開拓と現代的課題の解決に資する研究力の向上、確かな研究力を基盤にした高度な教育内容[…]

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日本大学は、創立130年以上の歴史と伝統のある国内最大規模の総合大学。教育理念に「自主創造」を掲げ、「日本一教育力のある大学」をめざしています。現在、16学部86学科を擁し、ゼミナールや外国語教育、実験・実習は、きめ細かな少人数による指導を徹底。日本人としての[…]

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宮崎大学は、「世界を視野に地域から始めよう」のスローガンのもとに、人類の英知の結晶としての学術・文化に関する知的遺産の継承と発展、深奥なる学理の探究、地球環境の保全と学際的な生命科学の創造を目指し、変動する社会の多様な要請に応え得る人材育成を教育の理念として掲[…]

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