スティーブ現象とSARアーク：空に古典的なオーロラが現れないとき

2016年まで、カナダの夜景写真家たちは、従来のオーロラ帯よりもはるかに南に位置する、空の神秘的な紫色のリボンをよく撮影していました。彼らは愛情を込めてそれを「スティーブ（Steve）」と呼んでいました。今日、この現象は科学界によって公式に認められ、その頭字語は「Strong Thermal Emission Velocity Enhancement（STEVE）」へと変わりました。しかし、物理学的な観点から見ると、STEVEはオーロラではありません。

オーロラとSTEVEのスペクトルの違い

オーロラは、帯電した粒子（電子）が特定の大気圏の高度で大気中の原子に衝突し、不連続な輝線（緑や赤などの純粋で明確な色）を生成することで発生します。 対照的に、STEVEは藤色または白っぽい弧として現れ、分光分析により、その光には不連続な輝線がなく、白熱電球のような連続スペクトルを持つことが明らかになりました。

SAID：時速20,000kmのプラズマの川

欧州宇宙機関（ESA）のSwarm衛星コンステレーションによる調査で、STEVEの性質が明らかになりました。これは、SAID（サブオーロラ・イオン・ドリフト）に関連する視覚現象です。SAIDとは、地球の上層大気を秒速6km（時速約21,000km）以上で移動する帯電粒子の超音速の流れです。この巨大な摩擦により局所的な粒子が3000℃近い温度まで加熱され、電子励起ではなく熱白熱によって光り輝きます。

「STEVEは、地球の全球磁場と中緯度における電離層の加熱プロセスの間の、予期せぬ、そしてこれまで理解されていなかった関係を表しています。」

SARアーク（安定オーロラ赤色弧）

STEVEには、「ピケットフェンス（柵）」と呼ばれる緑色の構造物が伴うことが多く、その前にSARアークが先行します。SARアークは、肉眼では見えませんが、カメラのセンサーで捉えることができるかすかなサブオーロラ帯の赤い弧です。SARアークは、地球の環状電流系からの熱エネルギーが電離層に散逸するときに形成されます。

参考文献と出版物

• Geophysical Research Letters (AGU): "New science in plain sight: Recognizing the aurora-like feature STEVE"
• ESA Swarmミッション：サブオーロラ帯の電離層の流れに関する欧州宇宙機関の公式データ。