2009年7月22日の日食時の電離圏変動を予測

皆既日食では太陽のまわりに美しいコロナが現れますが、日食は地球の電離圏にも影響を及ぼすことが知られています。電離圏のイオンは、太陽紫外線やX線によって作られて、化学反応で消滅するので、日食の時には一時的に電子密度が減少すると考えられていますが、どのくらいの電子密度低下が起きるかは、まだよく分かっていません。また、最近の日食は日本以外の電離圏観測点が少ないところで起きているため、過去の電離圏の観測データもあまりありません。今回の日食は日本周辺で起きるため、日本の充実した電離圏観測網によって、電離圏の細かい変動が調べられると期待されています。

我々（品川裕之 主任研究員 他）は、NICTが所有するスーパーコンピュータと、独自に開発した電離圏シミュレーションモデルを使って2009年7月22日の日食の時の電離圏の変動を、約１ヶ月前に予測しました。本格的な予測シミュレーションは、今回が世界で初めてで、スーパーコンピュータと宇宙天気予報モデルの発展により、このような予測が可能になりました。今回の予測では、日食当日の電離圏の電子密度変動を計算しました。計算の結果、日食時には日本付近でかなり大きな電離圏変動が起き、日本付近で午前中に電離圏全電子数（TEC）が大きく減少すると予想しました。電子密度の減少幅は、東京から沖縄付近までは半分近くまで達します。今回の予測シミュレーションの結果を参考に、NICTや国内の関連研究機関では、日食時の電離圏観測の準備を進めることが可能となりました。

宇宙天気予報としては、今回の日食によるTEC変動は、GPS信号の電離圏遅延量に換算すると１m程度と予想されます。精密な測位利用には影響する可能性がありますが、一般的なカーナビや携帯電話等のGPS測位については、GPS以外の位置補正も行われており、日食の影響はほとんどないと思われます。

今回の日食は、電離圏の変動を調べる非常に良い機会となっています。日本には、NICTやその他の研究機関が所有するさまざまな電離圏観測装置が設置されて、46年前の日本の日食の時にはなかったGPSの電波を用いた電離圏観測も確立しています。今回の予測値と実際の電離圏観測データを比較することによって、電離圏の変動の研究や予測に役に立つと期待されます。電離圏の観測は電波を使っているので、悪天候で日食が見られなくても、データを見ることができます。NICTでは、日食当日の電離圏の情報を、以下のURLで公開しています。
http://ecl09sim.nict.go.jp/index_simu.html

太陽の一部分、もしくは全体が月によって覆い隠される現象。月の見かけの大きさが太陽より大きく、太陽全体が隠される場合を皆既日食、逆の場合は金環日食（または金環食）と言います。太陽の一部分が隠されるのを部分日食といいます。

太陽半径の数倍以上の距離まで広がった太陽大気の外層。皆既日食時には肉眼でも見ることができます。

太陽からの紫外線やX線放射によって地上60km～数1000kmの超高層地球大気が電離された領域。電離層とも呼ばれます。下から、D層（90km以下）、E層（90km〜150km）、F層（150km以上） に分けられます。その状態によって、電波が反射・屈折・吸収されるので、電波を用いた通信や衛星測位に影響を与えることがあります。

電離圏の電子密度の総数を表す量。この量が大きいほどGPSの測位に影響を与えます。１平方メートルの断面積をもち、鉛直方向の電子の総数を表し、10¹⁶[個/平方メートル]を１単位[TEC]としています。

複数の周回衛星からの電波を受信して、受信機の緯度・経度・高度などを高精度で決定するシステム。容易に位置情報が得られるため、最近ではカーナビなど様々な用途に利用されています。しかし、使われている電波が電離圏の影響を受けるため、高精度の位置決定が必要な場合、電離圏じょう乱が起きると精度が低下することが問題となっています。このことを逆に利用して、電波のずれから電離圏の状態を調べることも可能です。