人工衛星SOHO(Solar & Heliospheric Observatory)が観測した ，２００２年９月１３日から１０月１０日までの惑星間空間磁場（上の２つのグラフ）と太陽風（下の３つのグラフ）の変化を図１に示しました。太陽風の風速や密度が変化しているだけでなく，太陽風が運んできている惑星間空間磁場も変化しているのがわかります。惑星間空間磁場の中で磁気嵐の発生に関係しているのは南北成分で，南向きになっている方が北向きのときより磁気嵐が発生しやすいことが明らかになったのです。

　惑星間空間磁場が南向き成分を持つか，北向き成分を持つかによって，磁気圏磁場との相互作用に大きな違いが起こるのです。惑星星間空間磁場が南向きか北向きかによって磁気圏 にどのような違いが生じるのかを模式的に示したのが図２です。

（２）南向き惑星間空間磁場は，開いた磁気圏を形成する

  図２に模式的に示すように，惑星間空間磁場が北向き成分をもっている時は加算され，磁気圏磁場はその分強まるだけですが(下図)，南向き成分をもっている時には減算になるので，磁気圏磁場の強さが０になるところが生じ，地球磁力線と惑星間空間磁場の磁力線との つなぎかえが起り，惑星間空間磁場の磁力線と連結した「開いた地球磁力線」が存在するようになります(上図)。開いた磁力線にはプ 太陽風荷電粒子が巻きついているので，磁力線に沿って磁気圏内に侵入することもできるようになるため，磁気嵐やオーロラの発光に重要な役割を果たすと考えられているのです。

　南向き成分を持った惑星間空間磁場が太陽風と一緒に磁気圏に衝突し，通り過ぎていくときに発生すると予測される物理過程を模式的に示したのが，図３です。図３の数字を追いながら，意味する内容を説明しておきます。

• １．惑星間磁力線が磁気圏に衝突する前

• ２．磁場の強さが等しい反対向きの磁力線が衝突し，惑星間空間磁力線と地球磁力線のつなぎかえが起こる。その結果，太陽風が衝突する以前は，南半球から北半球まで閉じていた地球磁力線の一部が切れて，太陽風が運んできた磁力線と繋がり，南北の両半球に開いた地球磁力線が誕生する。

• ３〜６．開いた磁力線は，北半球と南半球に別れて，太陽風によって磁気圏尾部へと運ばれていく。

• １〜６の過程で，夜側に運ばれた磁力線は次々と蓄積し，磁気圏尾部の北側には地球方向を向いた磁力線が，南側には地球と反対方向を向いた磁力線が蓄積するようになり，磁気圏尾部のどこかで北半球の開いた磁力線と南半球の開いた磁力線との 接触が起こる。

• ７．接触点のどこかで，磁場が0になる点（磁気中性点(Neutral point)）が生じ，ここでも磁力線の再結合が起ります。反対向きの等しい磁力線同士が接触すると，磁気圏尾部で北半球磁力線と南半球磁力線のつなぎかえが起こる。

• ８．つなぎかえによって，地球に近い方では閉じた磁力線となり，勢いよく地球方向へと動き出し，遠い方では１本の開いた磁力線となり，地球と反対方向に切り離されていきます。

（３）惑星間空間磁場が南向きの時の磁気圏構造

　人工衛星の観測から明らかになった，惑星間空間磁場が南向きの時の磁気圏構造の概略を示したのが図４です。 静穏時の太陽風(Solar wind)は秒速３００km以上で磁気圏に衝突しているので，太陽風が吹き付けている磁気圏前面には衝撃波(Bow Shock)が存在しています。衝撃波面と磁気圏境界(Magnetopause)との間隙を 磁気圏シース( Magnetosheath) と呼んでいます。図４のカスプ(Cusp)は，｢開いた地球磁力線｣が太陽風によって磁気圏の後方へと運ばれているためにできる｢磁気圏の間隙｣で，磁気圏の外に開かれた窓口です。オーロラの原因物質はここから入ってくるのではないかとの議論もありましたが，激しいオーロラ活動を説明することはできませんでした。

　磁気圏尾部では赤道面をはさんで，互いに反対向きの磁力線面が存在しているので，赤道面付近には 緑色に塗ってある長く延びたプラズマシート(Plasma　sheet)が形成されており，夕方向き(紙面に対して垂直前向き)の電流が流れているのです(図４には電流は描いてありません)。

　磁気中性点(Neutral point)は磁気圏が静穏なときには，は地球半径の１００倍も離れた領域で発生すると言われていますが，磁気嵐が発生するようなときには，地球に近い領域で，しかも磁気圏の変動に対応して，いくつも発生するのです。その結果，磁気圏尾部では地球に向かっての連続したプラズマの流れが発生します。プラズマの流れの速さや量は，太陽風の変動に依存した磁気圏尾部の構造変化に対応して変動するのです。