自作電波望遠鏡による木星電波の検出
園田愛実
冨田敬人
静岡県立磐田南高等学校
地学部 天文班
2011,ジュニアセッション
1.概要:
20.1MHzが受信できる電波望遠鏡を作成して、木星電波の観測を行い、413回の木星電波を検出した。木星電波は衛星イオの位相と中
央傾度から、Io-A、B、Cの3種類が識別でき、 Io-Aが最も強いことが分かった。
2.動機・目的:昨年は木星電波の観測は継続し
3.木星電波とは:
ていたが、皆既日食の研究を中心におこなったので、解析ま
でには至らなかった。そこで、今年は木星電波の解析を再開
し、木星の中央経度と衛星イオの位相の関係を明確にするこ
とにした。研究の目的は以下のとおりである。
① 自作した電波望遠鏡を用いて木星電波を検出する。
② 木星電波の中央経度とイオの位相の関係を調べる。
木星デカメートル放射は、図1
のように長時間にわたって観測
される電波ではなく、30分~2
時間ほどにわたって強度の変化
が続くもので、に記録上では針
山状の波形を示す。
4212
図1 本校で観測した木星電波
観測日時:2010年7月19日
観測時刻:15:06~15:10
木星電波 分類:Io-B
3232
電
波
強2253
度
1274
4. 方法:幅7.1m、高さ6mで20.1MHzが受信できるダイポールアンテナと、検波器、
295
13:28:28 15:12:38 16:56:49 18:40:59 20:25:09
時刻
パソコンからなる自作電波望遠鏡を本校屋上に設置し、波形観測を行った(図2,3)。木
星電波の発生には、木星の中央経度とイオの位相が密接に関係していることが知られている
のでこれを検討した。
5.結果:
2007年は26回、2008年は159回、2009年は185回、2010年は43回の、
計413回の木星電波を観測することができた。電波は木星の中央経度90°~360°で
放射され、0°~90°では電波は放射されない(図5,6)。また、イオの位相では
60°~120°、180°~280°で放射されることもわかった(図7,8)。そこで、木
星の中央経度とイオの位相の関係を検討するため、これを図示したところ3箇所で強 アンテナ
い電波が放射される領域があることがわかった(図3,4)。文献によると、それ
ぞれIo-A、Io-B、Io-Cと呼ばれており、Io-Aが最も強いことがわかった。
検波器
パソコン
図2
木星電波の発生メカニズム:
イオは電離層を持っており、
イオと木星が決まった位置関
係になると、電離層に電流が
流れ、それによって電子が加
速される。その電子が磁力線
沿いに木星へと落下し、電波
がビーム状に放射され、地球
上で電波を観測できると考え
られている。
図3
図9
の
2007年
2008年
合計
木星電波発生
メカニズム
図3
位
相
(
中央経度
°
λⅢ
λ=125°
)
イオ
Io-C
Io-A
180
Io-B
前回32個だったが
27個増え、59個に
地球
図11
イオの位相角
Io-A
位
相
( 180
°
)
120
60
木星の中央経度
Io-C
240
Io-B
60
0
0
図10
今回の研究で予報と一致した木星電波
300
240
120
地球
図4
0
60
120
180
中央経度(°)
240
300
0
360
60
120
10~19
10~19
30~39
30~39
30~39
50~59
50~59
50~59
70~79
70~79
70~79
70~79
90~99
90~99
90~99
90~99
110~119
110~119
110~119
110~119
130~139
中
央 150~159
経
度 170~179
中 130~139
央 150~159
経
度 170~179
190~199
° 210~219
130~139
130~139
位 150~159
相
170~179
位 150~159
相
170~179
° 190~199
° 190~199
)
210~219
210~219
)
230~239
230~239
230~239
250~259
250~259
250~259
250~259
270~279
270~279
270~279
270~279
290~299
290~299
290~299
290~299
310~319
310~319
310~319
310~319
330~339
330~339
330~339
330~339
350~360
350~360
350~360
350~360
1
2
3
4
5
6
0
7
個数(個)
図5
前回の研究のイオに依存する
電波の個数と中央経度
6.結論
図6
360
50~59
230~239
0
300
)
)
210~219
240
30~39
(
(
190~199
180
中央経度(°)
10~19
(
(
10~19
°
26個
159個
185個
43個
413個
360
木星
大赤斑
26個
124個
150個
前回の研究で予報と一致した木星電波
300
中央経度
2007年
2008年
2009年
2010年
合計
360
イオ位相角
θ
設置したアンテナ(本校屋上)
今回
観測期間:2007年9月4日~2010年8月31日
前回
観測期間:2007年9月4日~2008年8月22日
λ=0°
木星
観測システム
1
2
3
4
個数(個)
5
6
7
8
今回の研究のイオに依存する
電波の個数と中央経度
0
図7
1
2
3
個数(個)
4
5
前回の研究のイオに依存する
電波の個数とイオの位相
0
6
2
4
6
8
10
個数(個)
図8
今回の研究のイオに依存す電
波の個数とイオの位相
7.今後の課題
① 木星電波の観測に413回成功した。
① ホームページ上の予報を頼らずに、中央経度やイオの位相を計算することにより、自分たちで木星
② 木星電波はIo-A、B、Cの3種類あり、 電波の予想が出来るようにしたい。
これらはイオの位相と中央経度に依存し ② 現在の観測状況で、太陽電波や銀河電波などの木星電波以外の電波が観測できていると予想される
ので、これらを同定したい。
ておりIo-Aが最も強い。
参考文献・ホームページ: 前田耕一郎(2002)電波の宇宙、コロナ社
前田耕一郎(1990)簡単な電波望遠鏡による低周波電波天文学 4.木星電波の観測
福井工業大学
http//www.fukui-ut.ac.jp/ut/asro/project/jpredict.htm
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発表ポスター(1.5MB)