JP2505575B2 - 人工オ―ロラ発生装置 - Google Patents
人工オ―ロラ発生装置Info
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- JP2505575B2 JP2505575B2 JP10549989A JP10549989A JP2505575B2 JP 2505575 B2 JP2505575 B2 JP 2505575B2 JP 10549989 A JP10549989 A JP 10549989A JP 10549989 A JP10549989 A JP 10549989A JP 2505575 B2 JP2505575 B2 JP 2505575B2
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- Japan
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- aurora
- electrodes
- magnetic field
- vacuum
- coils
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地球の磁気緯度の高い地方でしか見られない
発光現象であるオーロラ（極光ともいう）を、科学館や
科学博覧会々場あるいは各種イベント会場、及び大学・
高校など教育機関施設等で、手軽に具現して見られる人
工オーロラ発生装置に関する。
発光現象であるオーロラ（極光ともいう）を、科学館や
科学博覧会々場あるいは各種イベント会場、及び大学・
高校など教育機関施設等で、手軽に具現して見られる人
工オーロラ発生装置に関する。
オーロラは太陽から飛来して超高層大気中に入射する
電子や陽子などが、地上80〜100kmの大気中分子に衝突
して起る発光現象であるが、北極地方や南極地方あるい
は人工衛星など特別の地域あるいは特別の場所でしか見
られない現象である。そのため、一般の人は、特別の人
が特別の地域あるいは場所に行って撮影したオーロラ写
真あるいはオーロラ映画あるいはオーロラビデオ映像な
どを見ること以外にオーロラを見ることができなかっ
た。
電子や陽子などが、地上80〜100kmの大気中分子に衝突
して起る発光現象であるが、北極地方や南極地方あるい
は人工衛星など特別の地域あるいは特別の場所でしか見
られない現象である。そのため、一般の人は、特別の人
が特別の地域あるいは場所に行って撮影したオーロラ写
真あるいはオーロラ映画あるいはオーロラビデオ映像な
どを見ること以外にオーロラを見ることができなかっ
た。
オーロラは上記の如く、特別の地域あるいは特別の場
所に行かないと見られない現象である。そのため、次の
ような問題点がある。
所に行かないと見られない現象である。そのため、次の
ような問題点がある。
（１） オーロラという言葉は、ラテン語の「夜明け」
という意味で、ローマ神話では夜明けの女神の名前であ
る。彼女は、太陽神アポロン、月の女神ディアナの妹
で、ブロンドの髪、ばら色の肌の美神とされている。我
々一般人が、このような美しい神話の世界あるいはロマ
ンの世界を背景に、オーロラを見物し、鑑賞しようとす
る場合、上記の如く特別の地域に移動する必要があり、
多大の時間とお金を費やさねばならない。
という意味で、ローマ神話では夜明けの女神の名前であ
る。彼女は、太陽神アポロン、月の女神ディアナの妹
で、ブロンドの髪、ばら色の肌の美神とされている。我
々一般人が、このような美しい神話の世界あるいはロマ
ンの世界を背景に、オーロラを見物し、鑑賞しようとす
る場合、上記の如く特別の地域に移動する必要があり、
多大の時間とお金を費やさねばならない。
（２） 教育的見地より見ると、大学生や高校生などに
対し、太陽コロナを源とする太陽プラズマ流すなわち太
陽風と地磁気などが要因で発生するオーロラを直接的に
鑑賞させ、あるいは見学体験させる場合、上記の如く、
特別の地域に移動する必要があり、多大の時間とお金を
費やせばならない。
対し、太陽コロナを源とする太陽プラズマ流すなわち太
陽風と地磁気などが要因で発生するオーロラを直接的に
鑑賞させ、あるいは見学体験させる場合、上記の如く、
特別の地域に移動する必要があり、多大の時間とお金を
費やせばならない。
（３） 我々人類の大多数は、上記（２），（３）の理
由により、せっかくこの世に生を受けながらも、非常に
神秘的な現象すなわち、太陽と地球を舞台にしたオーロ
ラという演出物を見ることができない。
由により、せっかくこの世に生を受けながらも、非常に
神秘的な現象すなわち、太陽と地球を舞台にしたオーロ
ラという演出物を見ることができない。
本発明の課題は、上記従来の問題点を解消することが
できる人工オーロラ発生装置を提供することである。
できる人工オーロラ発生装置を提供することである。
本発明による人工オーロラ発生装置は、真空容器と、
真空ポンプと、グロー放電プラズマ発生用のガス供給装
置と、地球モデルと、両電極間に放電用電界が印加され
る長尺の平板対向電極と、この平板対向電極の長さ方向
にそれぞれ配設され、かつ、互いに位相の異なる正弦波
電流が供給され、前記放電用電界と直交する方向に磁界
を発生する複数個のコイルとを具備してなることを特徴
とする。即ち、本発明においては、オーロラを鑑賞ある
いは見学する場合に、上記特別の地域へ行かなくてもよ
いように、科学館あるいは各種教育施設でオーロラと同
じ現象を発生させるようになされている。そのため大気
圏の真空状態を具現する装置として、圧力1.0ないし1.0
×10-5Torr範囲の任意圧力の真空度を設定する真空容器
を用い、かつ、この真空容器は、真空ポンプ、圧力セン
サ、圧力調整器及び窒素・アルゴンなどのガスを供給す
るガス供給装置と組合せて用い、また、オーロラを発生
する装置として、長尺の平板電極を対向配置し、該電極
に直流あるいは交流の電力を印加する電源、該電極間に
印加される放電用電界と直交する方向に磁界を発生する
コイルを上記長尺平板電極の長さ方向に複数個配置しか
つ、該複数個のコイルに互いに位相が異なる正弦波状電
流を供給する交流電源を用い、さらに、極光帯すなわ
ち、北極地方および南極地方を具現する装置として、非
磁性体材料の半円球モデルを用いている。
真空ポンプと、グロー放電プラズマ発生用のガス供給装
置と、地球モデルと、両電極間に放電用電界が印加され
る長尺の平板対向電極と、この平板対向電極の長さ方向
にそれぞれ配設され、かつ、互いに位相の異なる正弦波
電流が供給され、前記放電用電界と直交する方向に磁界
を発生する複数個のコイルとを具備してなることを特徴
とする。即ち、本発明においては、オーロラを鑑賞ある
いは見学する場合に、上記特別の地域へ行かなくてもよ
いように、科学館あるいは各種教育施設でオーロラと同
じ現象を発生させるようになされている。そのため大気
圏の真空状態を具現する装置として、圧力1.0ないし1.0
×10-5Torr範囲の任意圧力の真空度を設定する真空容器
を用い、かつ、この真空容器は、真空ポンプ、圧力セン
サ、圧力調整器及び窒素・アルゴンなどのガスを供給す
るガス供給装置と組合せて用い、また、オーロラを発生
する装置として、長尺の平板電極を対向配置し、該電極
に直流あるいは交流の電力を印加する電源、該電極間に
印加される放電用電界と直交する方向に磁界を発生する
コイルを上記長尺平板電極の長さ方向に複数個配置しか
つ、該複数個のコイルに互いに位相が異なる正弦波状電
流を供給する交流電源を用い、さらに、極光帯すなわ
ち、北極地方および南極地方を具現する装置として、非
磁性体材料の半円球モデルを用いている。
本発明によれば、真空容器内に配設された上記長尺平
板電極間に直流あるいは交流電力を供給して、グロー放
電プラズマを発生させ、そのプラズマを上記複数個のコ
イルで発生されるそれぞれ時間に関し磁界の強さと方向
が変化する磁界を利用して、ゆり動かすことにより、カ
ーテン状オーロラに良く似たプラズマが得られる。
板電極間に直流あるいは交流電力を供給して、グロー放
電プラズマを発生させ、そのプラズマを上記複数個のコ
イルで発生されるそれぞれ時間に関し磁界の強さと方向
が変化する磁界を利用して、ゆり動かすことにより、カ
ーテン状オーロラに良く似たプラズマが得られる。
以下、本発明を第１図ないし第３図に示す一実施例の
装置に基づき説明する。
装置に基づき説明する。
１は真空容器で、後述の真空ポンプ２、マスフローコ
ントローラ９などと組合わせて使用される。また、該真
空容器１の内部には、後述の電極11,12及び極光帯モデ
ル21が配置されている。なお、該真空容器１は第２図図
示のように、後述の第１、第２及び第３のコイル14,15,
16とともに、後述の架台100、支持台101,102によって地
面に固定されている。また、該真空容器１の内部は、後
述の観測窓104を介して、後述の観察者105に容易に観察
されるようになっている。２は真空ポンプで、後述のバ
リアブルコンダクタンス４を介して真空容器１の真空度
を1.0ないし、1.0×10-5Torr範囲の任意圧力値に設定す
る。
ントローラ９などと組合わせて使用される。また、該真
空容器１の内部には、後述の電極11,12及び極光帯モデ
ル21が配置されている。なお、該真空容器１は第２図図
示のように、後述の第１、第２及び第３のコイル14,15,
16とともに、後述の架台100、支持台101,102によって地
面に固定されている。また、該真空容器１の内部は、後
述の観測窓104を介して、後述の観察者105に容易に観察
されるようになっている。２は真空ポンプで、後述のバ
リアブルコンダクタンス４を介して真空容器１の真空度
を1.0ないし、1.0×10-5Torr範囲の任意圧力値に設定す
る。
３は真空圧力計で、真空容器１の圧力を検出して、後
述の圧力調整器５にその信号を伝送する。
述の圧力調整器５にその信号を伝送する。
４はバリアブルコンダクタンスで、圧力調整器５より
伝送された信号により、真空容器１の内部の圧力が1.0
ないし1.0×10-5Torr範囲の任意の設定圧力値になるよ
うに調整する。
伝送された信号により、真空容器１の内部の圧力が1.0
ないし1.0×10-5Torr範囲の任意の設定圧力値になるよ
うに調整する。
５は圧力調整器で、真空圧力計３より伝送された真空
容器１の圧力信号を用いて、真空容器１の圧力が1.0な
いし1.0×10-5Torr範囲の任意の設定圧力値になるよう
に、上記バリアブルコンダクタンス４と共同して、その
圧力を維持する。
容器１の圧力信号を用いて、真空容器１の圧力が1.0な
いし1.0×10-5Torr範囲の任意の設定圧力値になるよう
に、上記バリアブルコンダクタンス４と共同して、その
圧力を維持する。
６及び７は第１及び第２の配管で、それぞれ、真空容
器１とバリアブルコンダクタンス４、及びバリアブルコ
ンダクタンス４と真空ポンプ２を連絡している。
器１とバリアブルコンダクタンス４、及びバリアブルコ
ンダクタンス４と真空ポンプ２を連絡している。
８はガスボンベで、例えば窒素ガスあるいはアルゴン
ガスなどを後述のマスフローコントローラ９に供給す
る。９はマスフローコントローラで、上記ガスボンベ８
より供給されたガスを、後述の第３の配管10を介して真
空容器１に供給する。
ガスなどを後述のマスフローコントローラ９に供給す
る。９はマスフローコントローラで、上記ガスボンベ８
より供給されたガスを、後述の第３の配管10を介して真
空容器１に供給する。
10は第３の配管で、マスフローコントローラ９と真空
容器１を連絡する。
容器１を連絡する。
11及び12は、それぞれ、第１及び第２電極で、後述の
プラズマ発生電源13と共同して、上記ガスのグロー放電
プラズマを発生する。
プラズマ発生電源13と共同して、上記ガスのグロー放電
プラズマを発生する。
13はプラズマ発生電源で、上記第１及び第２の電極1
1,12に直流あるいは高周波電流の電力を供給する。
1,12に直流あるいは高周波電流の電力を供給する。
14,15及び16は、それぞれ、第１、第２及び第３のコ
イルで、後述の第１、第２及び第３の磁界発生電源17,1
8及び19と共同して磁界を発生し、上記グロー放電プラ
ズマをローレンツ力により、変動させる。
イルで、後述の第１、第２及び第３の磁界発生電源17,1
8及び19と共同して磁界を発生し、上記グロー放電プラ
ズマをローレンツ力により、変動させる。
17,18及び19は、それぞれ、第１、第２及び第３の磁
界発生電源で、第１、第２及び第３のコイル14,15及び1
6に電力を供給する。なお、上記第１、第２及び第３の
磁界発生電源17,18及び19は、後述の多出力位相可変発
振器20により電力を供給され、かつ、それぞれの該磁界
発生電源17,18及び19は互いに異なる大きさ及び方向を
もつ交番磁界を発生する。20は多出力位相可変発振器
で、複数個の正弦波電流を任意の電流振幅で、かつ互い
に異なる位相に可変して、例えば第５図図示a,b,cのよ
うに、それぞれ異なる位相をもつ３つの正弦波電流を出
力する。
界発生電源で、第１、第２及び第３のコイル14,15及び1
6に電力を供給する。なお、上記第１、第２及び第３の
磁界発生電源17,18及び19は、後述の多出力位相可変発
振器20により電力を供給され、かつ、それぞれの該磁界
発生電源17,18及び19は互いに異なる大きさ及び方向を
もつ交番磁界を発生する。20は多出力位相可変発振器
で、複数個の正弦波電流を任意の電流振幅で、かつ互い
に異なる位相に可変して、例えば第５図図示a,b,cのよ
うに、それぞれ異なる位相をもつ３つの正弦波電流を出
力する。
21は極光帯モデルで、その材料は非磁性体である。な
お、第３図図示のように、極光帯モデルは半円球形であ
り、第１及び第２の電極11,12を囲むような形で、か
つ、上部には穴があいている。
お、第３図図示のように、極光帯モデルは半円球形であ
り、第１及び第２の電極11,12を囲むような形で、か
つ、上部には穴があいている。
第１図において、真空ポンプ２を用いて、真空容器１
の真空度が1.0×10-5Torr程度になるまで真空引きを行
う。次に真空圧力計３、圧力調整器５、バリアブルコン
ダクタンス４及び真空ポンプ２から構成の真空ポンプ系
を用いて、圧力を約0.1Torrに維持しつつ、ガスボンベ
８及びマスフローコントローラ９を用いて、例えば窒素
ガスを約100cc/分の流量で真空容器１に供給する。
の真空度が1.0×10-5Torr程度になるまで真空引きを行
う。次に真空圧力計３、圧力調整器５、バリアブルコン
ダクタンス４及び真空ポンプ２から構成の真空ポンプ系
を用いて、圧力を約0.1Torrに維持しつつ、ガスボンベ
８及びマスフローコントローラ９を用いて、例えば窒素
ガスを約100cc/分の流量で真空容器１に供給する。
他方、プラズマ発生電源13により、第１及び第２の電
極11,12の間に電力を供給すると、上記窒素ガスのグロ
ー放電プラズマが発生する。そして、第１、第２及び第
３の磁界発生電源17,18及び19の出力電力を、それぞれ
第１、第２及び第３のコイル14,15及び16に供給し、磁
界 を発生させる。ただし、磁界 の方向は上記第１及び第２の電極11,12に印加される電
界 に対し直角方向である。すなわち、第１図紙面に対し垂
直方向である。
極11,12の間に電力を供給すると、上記窒素ガスのグロ
ー放電プラズマが発生する。そして、第１、第２及び第
３の磁界発生電源17,18及び19の出力電力を、それぞれ
第１、第２及び第３のコイル14,15及び16に供給し、磁
界 を発生させる。ただし、磁界 の方向は上記第１及び第２の電極11,12に印加される電
界 に対し直角方向である。すなわち、第１図紙面に対し垂
直方向である。
上記第１、第２及び第３のコイル14,15及び16に印加
する第１、第２及び第３の磁界発生電源17,18及び19の
出力電流を正弦波状に、かつ、それぞれの位相を例えば
第５図のようにずらして変化させると、それに対応して
上記第１、第２及び第３のコイル14,15及び16の発生す
る磁界 の方向及び強さも変化する。そうすると、プラズマ中の
荷電粒子は第４図（Ａ）に図示しているように、電源1
1,12間では、電界 によるクーロン力 と、ローレンツ力 とによって、いわゆる ドリフト運動を起こす。なお、ｑは荷電粒子の電荷、 は荷電粒子の速度である。第１及び第２の電極11,12間
の外側では、電界 が弱まるので、第１、第２及び第３のコイル14,15及び1
6により生じた磁界 によるサイクロトロン運動によりLamor軌道を描いて飛
んでいく。すなわち、プラズマは電極11,12間で、その
外側へ動くように ドリフトを受け、電極の外側では、第４図（Ｂ）に実線
と点線で示しているようなLamor軌道で、サイクロトロ
ン運動を起こす。
する第１、第２及び第３の磁界発生電源17,18及び19の
出力電流を正弦波状に、かつ、それぞれの位相を例えば
第５図のようにずらして変化させると、それに対応して
上記第１、第２及び第３のコイル14,15及び16の発生す
る磁界 の方向及び強さも変化する。そうすると、プラズマ中の
荷電粒子は第４図（Ａ）に図示しているように、電源1
1,12間では、電界 によるクーロン力 と、ローレンツ力 とによって、いわゆる ドリフト運動を起こす。なお、ｑは荷電粒子の電荷、 は荷電粒子の速度である。第１及び第２の電極11,12間
の外側では、電界 が弱まるので、第１、第２及び第３のコイル14,15及び1
6により生じた磁界 によるサイクロトロン運動によりLamor軌道を描いて飛
んでいく。すなわち、プラズマは電極11,12間で、その
外側へ動くように ドリフトを受け、電極の外側では、第４図（Ｂ）に実線
と点線で示しているようなLamor軌道で、サイクロトロ
ン運動を起こす。
なお、上記第１、第２及び第３のコイル14,15及び16
で発生の磁界 は、該コイルに印加される電流が、例えば第５図に示し
ているように電流位相が異なっているので、上記サイク
ロトロン運動の動きは、それぞれ異なった形になる。そ
の様子を第２図図示の観測窓104よりのぞいてみると、
第６図に示すように、あたかも、極光帯に現れるカーテ
ン形オーロラのような幻想的なプラズマが見える。すな
わち、その様子は地球上空より極光帯のカーテン形オー
ロラを見ている様な幻想的なシーンである。なお、この
シーンはこの世のものとは考えられないような幻想的な
ものであった。
で発生の磁界 は、該コイルに印加される電流が、例えば第５図に示し
ているように電流位相が異なっているので、上記サイク
ロトロン運動の動きは、それぞれ異なった形になる。そ
の様子を第２図図示の観測窓104よりのぞいてみると、
第６図に示すように、あたかも、極光帯に現れるカーテ
ン形オーロラのような幻想的なプラズマが見える。すな
わち、その様子は地球上空より極光帯のカーテン形オー
ロラを見ている様な幻想的なシーンである。なお、この
シーンはこの世のものとは考えられないような幻想的な
ものであった。
本発明によれば、従来、極光帯など特別の場所でしか
見られなかったオーロラと同じ現象で発生するグロー放
電プラズマを利用して、真空容器の中に人工オーロラを
発生させることが可能になった。そのため、従来、大多
数の人々が体験できなかったオーロラ観賞あるいは見学
が手軽にできるようになった。
見られなかったオーロラと同じ現象で発生するグロー放
電プラズマを利用して、真空容器の中に人工オーロラを
発生させることが可能になった。そのため、従来、大多
数の人々が体験できなかったオーロラ観賞あるいは見学
が手軽にできるようになった。
したがって、教育的見地より社会に与える価値は著し
く大きいものがある。
く大きいものがある。
第１図は、本発明の一実施例に係る装置の全体構成図、
第２図は第１図に示す装置の外観を示す概念図、第３図
は第１図における極光帯モデルの概念図、第４図は第１
図に示す実施例の原理説明図、第５図は第１図に示す磁
界発生電源の電流波形図、第６図は、第１図に示す実施
例の人工オーロラの概念図である。 １……真空容器、２……真空ポンプ、８……ガスボン
ベ、11,12……電極、14〜16……コイル、17〜19……磁
界発生電源、20……多出力位相可変発振器、21……極光
帯モデル。
第２図は第１図に示す装置の外観を示す概念図、第３図
は第１図における極光帯モデルの概念図、第４図は第１
図に示す実施例の原理説明図、第５図は第１図に示す磁
界発生電源の電流波形図、第６図は、第１図に示す実施
例の人工オーロラの概念図である。 １……真空容器、２……真空ポンプ、８……ガスボン
ベ、11,12……電極、14〜16……コイル、17〜19……磁
界発生電源、20……多出力位相可変発振器、21……極光
帯モデル。
Claims (1)
- 【請求項１】真空容器と、真空ポンプと、グロー放電プ
ラズマ発生用のガス供給装置と、地球モデルと、両電極
間に放電用電界が印加される長尺の平板対向電極と、こ
の平板対向電極の長さ方向にそれぞれ配設され、かつ、
互いに位相の異なる正弦波電流が供給され、前記放電用
電界と直交する方向に磁界を発生する複数個のコイルと
を具備してなることを特徴とする人工オーロラ発生装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10549989A JP2505575B2 (ja) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | 人工オ―ロラ発生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10549989A JP2505575B2 (ja) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | 人工オ―ロラ発生装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02282780A JPH02282780A (ja) | 1990-11-20 |
| JP2505575B2 true JP2505575B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=14409296
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10549989A Expired - Lifetime JP2505575B2 (ja) | 1989-04-25 | 1989-04-25 | 人工オ―ロラ発生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2505575B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4558599B2 (ja) * | 2005-07-19 | 2010-10-06 | 繁行 南 | オーロラカーテンの発生装置、及び、同方法 |
| JP4707065B2 (ja) * | 2006-04-10 | 2011-06-22 | 株式会社飯田産業 | オーロラ発生装置及びオーロラ発生方法 |
| US8073094B2 (en) * | 2007-10-24 | 2011-12-06 | Nassim Haramein | Device and method for simulation of magnetohydrodynamics |
| JP5581045B2 (ja) * | 2009-12-11 | 2014-08-27 | 繁行 南 | オーロラ発生装置及びオーロラ発生方法 |
| CN108471668A (zh) | 2018-05-02 | 2018-08-31 | 刘铁林 | 碳同素异形体复合物场效应人造极光发生装置 |
| CN111952146A (zh) * | 2020-08-14 | 2020-11-17 | 合肥东森电光源有限公司 | 人造北极光发生器 |
-
1989
- 1989-04-25 JP JP10549989A patent/JP2505575B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02282780A (ja) | 1990-11-20 |
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