ビルケランド電流のモデリング②

2022年12月1日

宇宙を流れる電流、ビルケランド電流

「ドナルド・E・スコット：バークランド電流のモデリング」の後編、パート２です。

「流体で逆回転が起こるような物理現象があれば、いつでもバークランド電流を思い浮かべてください。
これが私のアドバイスです」──ドナルド・スコット

［要旨］
「The Electric Sky」の著者である博士は、2014年11月14日から16日にかけてアリゾナ州フェニックスで開催されたEUワークショップにおいて、ふたつの主要な発表を行った。
ひとつ目は、”極配置”が宇宙でどのように形成されるかを詳述した。プラズマの電気現象に精通していないため、天文学者は通常、このハービッグ・ハロー天体を “理解不十分"としてリストアップしている。
ふたつ目（この動画）の講演では、バークランド電流と逆回転殻の関係を説明し、地球の円柱状のオーロラシートや土星の北極の “ハリケーン"など、極域の現象がどのように形成されるかを示した。（EU Workshop 2014）

ドナルド・E・スコット：バークランド電流のモデリング パート２
Donald E. Scott: Modeling Birkeland Currents, Part 2

私たちは最も興味深いもののひとつであるパート２を始めます。
この週末で最も興味深く、いくぶん、フィラメント的な会話であったと思います。
バークランドと電流についての議論、そしてドナルド・スコットの素晴らしい仕事についてです。

ありがとうございます、皆さん、おはようございます。
先日もお話しする機会がありましたので、今回もその続きをさせていただきます。

宇宙の電流 II　Cosmic Currents Ⅱ

さて、先日お話ししたように、私の考えでは、これは私の意見ですが、宇宙の流れには様々な種類があります。どれもほとんど同じ生き物です。牛なのか子牛なのか、みんな角があって足が４本ある、つまり、みんな似たような属性を持っていますが、みんな同じではありません。

この物語の中で、沿磁力線電流 field-aligned current とバークランド電流（ビルケランド電流）の２つが主な登場人物として描かれていますが、この２つの違いは何でしょうか？

沿磁力線電流は、私の予想では、ある種の理想化されたモデルで、これは最小エネルギーの要素で、それは、また退屈させますが、スクールバスの子供たちがやっと全員静かになって、すべてがOKで、スクールバスが静かに平和に進むときに起こるものです。そうなるとどうなるでしょうか。

空間に電荷の流れを放っておくと、その電荷の流れはもちろん磁場を作りますが、電荷と磁場が交差すれば喧嘩になります。そしてうまくいけば、その争いの結果生じた力を長持ちさせることができます。

自然は、先ほども言ったように、水は坂道を流れようとし、自然は最小限のエネルギーを求めます。この流れを放っておくと、最小限のエネルギー、ゼロエネルギーではありませんが、最小限のエネルギーの状態に到達します。電流自体はまだそこにあるので、この場にエネルギーはあるのでしょうか？

電流が流れていれば間違いありません。電流には磁場があり、磁場があればそこにエネルギーがあるはずだからです。つまり、磁場に沿った電流は、最小の内部エネルギー、最小のローレンツ力という状況です。もちろん、それでもある程度の電流は流れますが、それは最小限の電流です。だから、私はこれを最小エネルギー場と呼び、ゼロエネルギー場とは呼びません。

先日お伝えしたアイデアは、電流密度と磁場が一列に並び、ローレンツ力がゼロになり、それらのベクトルが非常に複雑な方法で電流を包み込み、数学的にはベッセル関数で与えられるというものでした。

先週まで、私はこの数学的モデルを導き出したと思っていたのですが、ある時、スティグ・ルンドクヴィスト Stig Lundqvist という人が同じことをやって、私と同じ方程式を導き出したと教えてくれました。ということは、64年前ということになりますか。とにかく、今はこれをドンのモデルではなく、ルンドクヴィスト・モデルと呼ぶべきだと思います。とにかく、今、ブランダイス図書館（マサチューセッツ州ウォルサム）で文献を調べている者がいるので、どうなるか見てみましょう。

磁場Ｂと電流密度ｊはそれぞれベッセル関数で記述され、磁場と並んだ電流の断面をとると、こうなるはずです。もちろん、最大電流は中央のローブで、それから、アーチストが描いたように、外に行くに従って電流密度はどんどん小さくなっていきます。とにかく、宇宙で電界整列した電流の重要な特性は、電流の大きさが非常に小さく、そのほとんどが中心ノードにあることです。電流の大きさが小さく、電流密度が低い場合です。

さて、皆さんは優秀な学生です。どのようなモードになるかは、もうおわかりですね？　ダークモードです、たぶん。保証はできませんが、おそらく。

交互に並ぶリングは、そのうちのひとつが電流を運び、中央のノードが一方向に電流を運び、最初のリングは、最初の最小のリングが反対方向に電流を運びます。リングの数は、電荷キャリアが何個存在するかによって決まります。つまり、数学的モデルは無限大になるのです。

しかし、バークランド電流が無限大にならないことは明らかで、そこに存在する電荷の量には限度があります。
ですから、その電荷の半径を測定すれば、数学的モデルを制限することができます。そうすると得られる方程式のひとつは、このものの端に来たとき、その先にはもう電流も電荷も電流密度もないのですが、このモデルが与えるのは磁場の減衰で、まるでこの真ん中に針金があるのと全く同じなのです。

ですから、私たちがEU（エレクトリック・ユニバース）で何年も前から言っていることは、天文学者に比べたら私たちはかなり幸運だということです。天文学者には磁場がありますよね、重力があるとｒの２乗分の１で減少します。しかし、私たちには線電流 line current があり、磁場はｒ分の１として減少するだけです。

バークランド電流、またはフォースフリー電流は、ｒの平方根分の１で減衰します。つまり、磁場を支える電流がある限り、磁場はずっと遠くまで広がります。電流密度がなくなると、真ん中の全体が針金のようになり、外見上はちょうど大きな長い針金のように見えます。

プラズマのどの点にも、ゼロでない磁場と電流密度の場があり、それらは互いに並んでいて、このように連続的にローマのファッシのような巻きつき方をしているのです。これは沿磁力線電流ではありません。
なぜか？

まあ、当たり前ですが、いろいろな凸凹やくねくねとした構造がありますから。もし本当に沿磁力線電流であれば、ほとんど見えないでしょうし、もし見えたとしても、グローモードであれば、ただの鉛筆の線のようにしか見えないでしょう。

バークランド電流は、もうひとつの多様性（型）です。私はこれを完全に発達した沿磁力線電流と考えています。バークランド電流は沿磁力線電流ではありません。電流には構造があり、さまざまなうねりがあり、沿磁力線電流の持つ電流密度よりも高いからです。つまり、理想的な沿磁力線電流には内部応力やひずみがないが、バークランド電流にはそれがあります。

プラズマはグローモード、あるいはアークモードでなければ見ることができないので、電流を流しているプラズマしか見ることができないのです。このプラズマは、明らかに電流密度の異なる領域を含んでいます。これは本物の電流で、アーティストが描いた抽象的なものではありません。

私が皆さんに率直に語りたい重要なバークランド電流は、バークランド電流の重要な特性は、電荷の流れであり、特に惑星の極に流れ込み、私はこの言葉を使っていますが、磁気圏のユリの花や蓮の花のようなカスプに降りていき、地球の北極や南極にも降りていくということです。そうすることで圧迫されるのです。

そのため、どこにいても同じ量の電流が流れますが、絞ると電流密度が高くなるので、明るくなり、地球であれば、運が良ければ、最終的に見えるくらいに明るくなり、私たちはそれをオーロラと呼んでいます。

これは最小エネルギー（場）最小エネルギー整列電流ではありません。私がここで言いたいのは、この最後のものには、本当に２つの大きな方法があるということです。（バークランド）、磁場整列電流を絞って、バークランド電流にする方法です。

ひとつは、Ｚピンチが発生した場合、それについてはお話しましたし、またお話します。あるいは、極の周りの磁気圏に行く間に電流が狭くなる場合です。先日、そのスライドを見ました。退屈かもしれませんが、もう一度強調させてください。Ｚピンチで何が起こるかです。これはもちろん理想化されたＺピンチで、ピンチの結果、ペプシコーラの缶に見られるようなきれいな円錐形になります。潰れてしまって見た目はあまりよくありません。しかし、理想化された円錐形であれば、どうなるかわかります。理想化された円錐形であれば、電流密度はこの辺りから真ん中に向かって、とてもきれいに、滑らかに、直線的に増えていくのがわかると思います。

おそらくプラズマは、外では暗黒モードになっているでしょう。しかし、ここに入ってくると、どんどん明るくなって、グローモードになり、最後に、十分に絞ると、ここ（図の中心）に入ります。そして、何がこれを起動させるのか？という質問をされたことがあります。

まあ、十分に絞ればアークモードになるし、アークならアークで、放電があるわけです。
また、可能性はありますが、誰もこのようなものを測定したことがないと思うので、確かではありませんが、外部導体とこれらの内部導体のいずれかに電圧差があるのでしょうか？
もしそうなら、電圧がここと外で同じで、ここに沿って同じなら、同じ数のボルトがあることになりますが、外部導体と内部導体との間の低い距離の間のメートル数は少なくなっています。

だから１平方メートルあたりもっと電圧が高く、ここが外より高い電場になっています。もしそうなら、この傘型放電は外側に向かう傾向があり、より低い電界の領域に移動する傾向があることになります。電界とは、その領域にある電荷にかかる単位電荷あたりの力のことだからです。つまり、電荷は電荷にかかる力を減らすために移動するのです。押されれば、後ろに下がります。

ですから、この傘型の曲線（真ん中の水色の線）の場合は、この中にいるときよりも外にいるときの方が、押される力は小さくなります。ですから、その円錐の範囲か、どこかその方向へ移動する傾向があります。もう一方の傘型の曲線は、右側に移動する傾向があります。もしこれらのものの傾きが対称であれば、これは等しい距離にあるはずです。もちろん、そんなことは起こりませんが、その結果、この２つの傘状の表面は分離し、互いに内側に入っていき、この中に含まれる面積、体積は大きくなります。これが、Ｚピンチで起こることです。

先ほど言ったように、天文学者はそれに同意していません。つまり、彼らは電気的なものを好まないのです。しかし、繰り返しになりますが、一定量の電流が減少した断面に流れると、電流密度は増加します。

これは、ユリシーズ衛星を太陽の極に近い場所に飛ばした研究者が送り返したスケッチ、または発表したものです。

これまでにないほど太陽の緯度が高く、太陽の近くの磁場が、なぜ北極ではなく南極を選んだのかは分かりませんが、とても嬉しい報告をしてくれました。その磁場は地球と同じように内側に螺旋状に広がっています。太陽の磁気圏には螺旋状の磁場があります。同じことが、北極でも起こっていると思います。つまり、太陽に近づくにつれて、極電流が占める空間の直径が小さくなっているのです。逆に、太陽から遠ざかれば遠ざかるほど、その直径は大きくなります。つまり、太陽の近くでは、外よりも高い電流密度が存在するのです。

繰り返しますが、これは私がお見せした地球に関する図です。もう一度言っておくと、バークランド電流は少なくとも２つの異なる導電性表面を持ち、その両方において、表面は地球に近づくほど直径が小さくなり、電流は実際に両方向に流れます。

それから、ベッセル関数を覚えていますか？
お見せしたとおり、正になり、負になり、正になり、負になり、正になり、負になります。これが見慣れた電場対電流密度の曲線です。

そしてまた、プラズマを暗黒モード（この辺り）から、あなたが見ることができるもの（中央のグローモードまたは外側のアークモード）に変えたい場合、それを行う方法はひとつしかない、という事実を強調しています。つまり、電流密度を上げればいいんです。電圧や電界を変えても何も変わりません。つまり、バークランド電流を絞り込むことが重要なのです。

これは先日お見せしたスライドですが、私はちょっと読み飛ばしてしまったので、今度はもう少し時間をかけて説明したいと思います。

つまり、フォースフリー電流には、黒い丸（図の中心）のようなものがあり、これが回転していることを思い出してください。これは、最初のものは時計回りに回っています。この下の矢印をご覧ください。次に出てくるのは、こっちの矢印です。これは反時計回りに回っています。

別々の半径のものは、モデルが言うように、唯一の方向、唯一の磁場です。なぜなら、これらの電流が完全に方位角で、完全に回り込んでいるところでは、軸方向の電流はゼロだからです。つまり、包み込むように、こっちに行ってこっちに戻るのではなく、やっていることは、ここを回って、こっちには行かないということです。あるいは、この方向に行くんです。それで、自分で考えてみてください。

クロスプロダクト（外積）を知らない人のために説明すると、電流の方向に指を置き、磁場の方向に指を回転させると、親指は電流が押し出される方向にあるんです。例えば、ここ（同心円の赤い中心）に電流が流れている（手前から奥へ）とすると、この中に流れる電流が少し増えています。なぜかというと、私たちはこれを圧迫しているので、電流密度が増えているのです。つまり電流が流れ込み、この最初の円の磁場は時計回りなので、電流は下向き、磁場は下向き、押し込まなければなりません。

つまり、中心はどんどん圧縮されて、余分なイオンがこっちに流れてくると、この真ん中に押し込まれます。一方、この半径、74レベルの半径では、電流がこのように流れてくると、もちろん磁場は上向きになります。つまり、電流が流れ、磁界の中で回転し、力が外に出ていくのです。

要するに、これらの円は時計回り、反時計回り、時計回り、反時計回りと交互に回っているので、他のものは全て、この方向に向かっているイオン、プラスイオンを反対方向に押し出す傾向があるのです。つまり、ここでは圧縮され、ここでは押し出され、ここでは押し込まれ、ここでは押し出され、ここでは押し込まれるのです。この結果、これらの層、同心円状の層ができます。北極に向かうバークランド電流で、これらの２つのものの写真か、少なくともスケッチを見たことがあると思います。この上の小さなハッチマークは、私がお見せしたように、イオンの組み合わせがこの矢印に沿って出たり入ったりするときに、おそらく何が起こるかをお見せしようとしたものです。

しかし、これらの円は単に磁場の円であるだけでなく、この中にある電流密度の円でもあります。これは、かつてこの物質がフィールド整列電流であったときに残されたものと思われます。これはすべて、絞ることで電流密度を増やしても、フォースフリー電流の構造は壊れないという考え方が前提になっています。しかし、もともとある電流密度の時計回りと反時計回りの動きを組み合わせることで、電流密度を変化させることができます。

例えば、押し込んでいる方と、下に向かっている円形の方を組み合わせると、内側に向かっている方と下に向かっている方のベクトル和が、７時の方向に向かっているこの小さなものになります。OK。言い換えれば、私たちが単純に言っているのは、この方向に動いて、さらにその方向にも動けば、最終的にはその方向に動くということです。

このハッチマーク、この小さいやつらは全部組み合わせです。好きなものを選んで、こいつを選んでください。この半径158のところでは、電流密度の増加により、イオンが外側に押し出される傾向があります。もちろん、７時の方向に向かって下向きになります。しかし、５時の方向へも移動する傾向があります。７時方向と５時方向を足すと、ほぼ真下になります。つまり、これらの小さいものは、２つの異なる成分のベクトル和なのです。

ひとつは元の力の自由成分力、もうひとつは力ではなく流れの方向、そしてもうひとつは何と言うか、電流密度の増加による誘導流です。そうなのか？

これは螺旋のように見えますね、内側に向かう螺旋です。これは螺旋に見える、これは螺旋に見える、これらは螺旋に見える。内側に向かう螺旋なのか、それとも外側に向かう螺旋なのか、どちらに向かっているのでしょうか？

それは、あなたが螺旋のどこにいるかによるのです。ここにいるのなら、その螺旋の上に物質が流れ込んでいます。しかし、同じ螺旋の上でも、ここにいる場合は、外に出ていきます。このモデルが正しいとすると、実際のバークランド電流を切り取ると、たくさんの螺旋が見えるわけです。

また、物質が時計回りに回転しているように見えますが、これは116のように時計回りに回転しているか、158半径のように反時計回りに回転しているかのどちらかです。問題は、そのようなことが起こっているかどうかです。

軸方向成分の増加については、これまでにもいろいろとお話ししてきましたので、お好きなようにご覧ください。しかし、重要なことのひとつ、あるいは最後の２つは、イオンの濃度が重要だということです。

ところで、イオンが動くと、中性の物質を引きずる傾向があります。だから、ほこりのないプラズマというのは存在せず、どんなプラズマにも中性物質が含まれています。そして、イオンを動かすことができれば、イオンは中性物質を掴んで、それも同じ方向に動かしてくれるんです。ですから、一番下の中性物質は、磁場とイオンの動きに合わせて移動します。つまり、物質は小さな黒い電流の方向に進むと言うことです。他の人はそう思わないかもしれませんが。

実際の写真があります。

これはロスアラモス国立研究所のアンソニー・ペラットが撮影したもので、放電の証拠プレート witness plate の断面図です。明らかに物質が集中しており、見た目に螺旋状になっていることが分かります。もちろん、静止画ですから、これがどの方向に動いているのかはわかりません。これは、アンソニーかアーティストが後から挿入したものです。これは、少なくとも理論的には、バークランド電流のさまざまな半径にあるはずのフィラメントです。

デイブ（タルボット）は、王女の首飾りの話をしたと思います。これはその完璧な例です。この辺にある56のもの、または何か。しかし、それでも問題は、何が起こっているのか、真ん中に何があるのか、ということです。これはこっちの方に回っているのか、こっちの方に回っているのか。外側のものはこのように進んでいるのか、それともこのように進んでいるのか？　それを知るには、動画で見るしかありません。

もうひとつ、実験室での実験を紹介しましょう。

これはC.J.ランサム博士が行ったものです。C.J.は奥の方にいるはずだが？　そこにいます。
彼の研究室では、この中でいくつかのことがわかります。この中央の部分が最も電流を流す部分です。これが仕事をします。中央の大きな穴を見るだけでなく、もっと重要なことがあることに気づくまで、少なくとも１～２ヶ月はこれを手元に置いていました。どっちに進んでいるかはわからないけど、この一団が時計回りに進んでいるとしたら、こっちは反時計回りに進んでいるということはたぶんわかっている。しかし、放射状ではありません。手榴弾を投げつけて放射状に広がるというようなことはありません。つまり、このバークランド電流によって、爆発や直撃など、どのような呼び方をしてもよいということです。

これは月の北極の写真ですが、やはり、真ん中あたりにかなり大きな爆風があるのが分かります。北極を直撃したものは、まさに真正面からぶつかったのです。あとはあなたの想像力かビジョンか何かで……私のように渦巻きが見えますか？

さて、多くの人は螺旋を見ることができません。OK、まあいいや、ね。パターンが見える人もいれば、見えない人もいるわけで「パターンが見えない人は、パターンが見えないんだ」と言っても、別に悪いことではありません。しかし、私には、第一に、エネルギーが最も集中しているのは、この真ん中だと思われます。そして、このものが入ってくるのが見えるでしょうか？

まあ、ほんの少し。どうなんでしょうね。しかし、ひとつ大きな問題があります。それは、これがバークランド電流だと言えますか？　どうしてバークランド電流なのでしょうか？

月には磁場がありません。大昔にあったのかもしれません。あるいは、磁場があった時代、あるいは少なくとも磁場を通過していた時代に、衝突してこのようなクレーターが形成されたのかもしれません。その答えは私にも他の誰にもわかりません。もちろん、私たちを非難する人たちは「これは電気的なものではない」と言うでしょう。それは隕石によって形成されたものです。OK。お金を払い、あなたの好きなものを取ります（？それはあなたのお金を払い、あなたの選択を取ります）。

月の南極があります。真ん中に同じような激しい損傷があります。渦巻きが見えるでしょうか？
まあ、これを長く見ていれば、螺旋が見えると思いますが、どうでしょう。多くの人が、そこには螺旋は見えないと言うでしょう。OK。

私たちは、木星の両極でオーロラを観測しています。それで、木星には”オーロラ（北極光）Aurora Borealis”と”南天オーロラ（南極光）Aurora Australis”があります。もちろん、回転があるかどうかはわかりません。この画像からは、ああ、そこにオーロラがあるんだという事実以外、あまりわからないでしょう。

ところで、先日、私は、プロの天文学者は、少なくとも私は、彼らがビルケランドという言葉を使うのを抑えようとしている印象を受けた、と言いました。私は、皮肉なことに、彼らがシドニー・チャップマンや他のプロの天文学者によってビルケランド（バークランド）が扱われたことをあまり誇りに思っていないような気がします。そのため、現在ではバークランド電流ではなく、ピーターソン電流と呼ばれています。

木星のオーロラがバークランド電流によって引き起こされているという話を、誰か、特にプロの天文学者から聞いたことがありますか？

いいえ、私は聞いた事がありませんが、もしかしたらあるかもしれません。私が見逃しているだけかもしれませんが。しかし、動画ビデオ映像がなかなか出てきません。だから、反時計回りなのか時計回りなのか、上はこっちで下はこっちなのか、よくわからないのです。逆回転が起きているのかどうかがわからないのです。

バークランド電流は、半径が異なると回転が逆になることが大きな特徴です。静止画ではわかりません。その画像があります。NASAとミシガン大学のJ.クラーク氏によるものです。ハッブル宇宙望遠鏡によるものです。

確かに、時計回りに回転しているように見えますが、実際はどうでしょう。明らかに内側が一方通行で外側が……わからないですよね？　わからないんです。

これは海王星です。海王星ではオーロラを見ることはできませんが、ひとつだけ観測できるのは、南極にホットスポットがあることです。今はあまり高温ではありません。海王星の温度は摂氏マイナス210度くらいだと思います。ホットスポットは205度です。５度か10度くらい違います。だから、そこに行って日焼けを心配することはありませんが、海王星の南極が他のどの場所よりも温かいというのは明らかに異常なことです。海王星は天王星のようなクレイジーな存在ではありません。寝そべっているのでもなく、横になっているのでもないのです。この惑星はかなり行儀がいいです。その理由は誰も知りません。

さて、その極に電気的な入力があるのでしょうか？　誰も気にしていないようですが、いつかその答えを見てみたいものです。

土星の南極にオーロラがあり、これはとても美しいショットだと思います。ハッブル望遠鏡で撮影した木星のオーロラと、ほとんど同じような現象が見られます。ハーフムーンのような感じで、なぜそうなっているのかわかりませんが、そうなっています。土星の南極にあるバークランド電流について、天文学者が話しているのを聞いたことがありますか？
私は聞いたことがありません。もう一枚。

これはバークランド電流で動いているのでしょうか？
私の答えは、当たり前に決まってるでしょう。そう思います？　土星の北極です。土星の最も有名な特徴の一つである環の他に、ここに見えるのは六角形です。

これはとても有名で、今では有名ですが、数年前までは、土星に六角形はない、気でも狂ったのか、と言われたものです。飲み過ぎじゃないか？　そこにあるのは、ほぼ理想的な形状の六角形です。

問題は、それがどこから来るのか、何が原因なのか、ということです。私はある答えを提案します。あくまでも提案ですが、皆さん、試してみて、どう思うか見てください。

もう一枚、写真があります。

何層にも重なっているのがわかると思いますが、間違いなく六角形の図形です。通常、自然界ではありえないことです。私の答えは、六角形は自然のタイルの形であるということです。

自然のタイル形状はテッセレーション（モザイク細工）と呼ばれます。自然のテッセレーションは３つしかないと思います。ひとつは正三角形で、正三角形だけのタイルでタイル床を作ることができます。タイルとタイルの間に隙間はありません。正方形、これもいい方法です。３つ目は……六角形ですね。つまり、自然なタイルの形なんです。
パイプの束、例えば排水土管やプラスチックパイプを大きな容器に並べると、自然にその形になります。確かに、元々積み上げているときは、これはこれの上に乗っているかもしれない、ということですが、でも結局、ちょっと揺らすと、エネルギーが最小になるような状態を求めます。

これはテッセレート（モザイク式の、互いにぴったりつく）された絵ですか？　そうではなくて、その間に小さな、ある種、三つの尖った星があるからです。その隙間に3つの星があります。これはテッセレーション（モザイク細工）ではありません。

さて、６つの円柱がそれぞれの円柱を取り囲み、それらがすべて接触していることに注目してください。つまり、どれかひとつの円に目をやると、１、２、３、４、５、６つがそれに触れているのがわかるでしょう。つまり、それぞれのシリンダーには６つの接点があります。

内側に均一な圧力がかかると、そこにベルトを巻いて圧迫し始めると、どうなるでしょうか。これらは平らになり始めるでしょう。つまり、接触点が接触面になるわけです。言い換えれば、点で接触するのではなく、面で接触するようになり、最終的にはこのようになります。OK。とにかく、それが私の主張です。

そうなると、ハニカム（蜂の巣）のような形になります。六角形の束で、繰り返しになりますが、それぞれの六角形は、１、２、３、４、５、６と、その輪郭に触れることになります。六つは常にひとつに触れます。それで？

さて、スーパーヘキサゴン（超六角形）というものがあります。

つまり、このようなものを不連続に取れば、ハニカムから大きな六角形を作ることができます。大きな六角形の中身は、小さな六角形か半六角形だけです。さて、ある会社がこの大きな柱を作っています。真ん中は軽量セルラーコンクリート、外側は通常密度のコンクリートで、なんと、これらは頑丈でしょう。そして、その強度の割には、コンクリートでできているにもかかわらず、かなり軽量です。

私は、土星の六角形の（ハリケーン）とは、そういうことかもしれないと考えているんです。
なぜ、こんなことを言うのか？

プラズマの性質として、フィラメントになることが分かっているので、簡単にフィラメントを作ることができるます。フィラメントは通常、円形です。その電流を磁気圏に流すと この場合は土星ですが 絞り込んでしまうことも分かっています。それでどうなったのか？

円筒形のフィラメントの束が、六角形に押し縮められたのです。さて、なぜ小さな六角形が分裂して、大きな六角形になったのでしょうか？

その答えが何なのかはわかりません。しかし、少なくともこの考え方は、どの惑星の上端にも六角形の形がある理由を説明する根拠となるものです。特に土星にはそれが見られます。Ｚピンチとスクイージング（絞り）、そして極域カスプが圧縮の役割を果たしています。

もうひとつ、ディオコトロン不安定性というものがあります。これは聞いたことがあるかもしれませんが、ないかもしれません。これはどういうものかというと、こういうものです。

ディオコトロン不安定性とは、水力学において、液体の２つの流れの間にせん断が生じたときに起こる現象です。たとえば、パイプの中で回転する液体があって、その外側で回転しながら違う速度の液体が流れているとしたら、それはどうでしょう。そして、その中間のせん断領域で、このような物質が形成されやすくなります。６つの主要なノードがあるように見えますが、これは実に不思議なことです。６、六角形、見ての通り、このように数えることができます。

時には想像力を働かせることも必要です。つまり、これ、本当に６つのアイテムがあるのでしょうか？
１、２、３、４、ここには６個ある。ああ、これに何が起こったのか？　知りません。一般的に、６つの主要なノードが含まれていることが多いんです。なぜこんなことを？

もし私が正しいのなら、バークランド電流の中に逆回転する物質のシース（鞘）があるのなら、それが見えるはずですよね？
つまり、ある物質の束が一方向に進み、別の物質がもう一方向に進むと、その間に確かに剪断が起こります。そこにはせん断シリンダー、円柱状の表面があります。ここに土星の両極の写真がありますが、どちらがどちらかわかりませんね。

どっちがどっちかわからないけど、見た感じ、六角形だと思うんです。これは（左）北極で、これは南極だと思います。でも、見てみると確かに六角形がある。もしかしたら、その真ん中に小さいのもいるかもしれないでしょ？　わからないけど。

それは、誰も知らないのですが、天文学者はあまり気にしていないようで、きっとバークランド電流のことは気にしていないのでしょう。NASAの公式コメントは「両極に点在する円形や長方形の雲は、惑星の奥深くで発生した対流上昇流であり、サイクロンの動力源となっているようだ」というものです。外から来るものは何もない！

ということで、今まで見た中でベストショットのひとつです。

確かに、これは六角形がはっきりとしています。しかし、次のスライドでお話しするアンディ・インガソルによれば、六角形は単なる空気の流れに過ぎないのだそうです。これと似たような気象現象は、乱気流で不安定であることで知られています。地球上のハリケーンは通常１週間続きますが、これは何十年も前からここにあり、誰が知っているのか、もしかしたら何世紀も続くかもしれませんが、私たちは気にしていません。

とにかく、これはカリフォルニア工科大学のカッシーニ画像チームのメンバーであるアンディ・インガソルです。しかし、ただ覚えておいてほしいのは、すべては内側から来るということです。まあ、私はそうは思いませんけどね。ここで、私の話のオチを説明します。

NASA、これは、私がこういう話をした後、前回のEUの会議から帰ってきて１週間後くらいに見たのですが、見た瞬間死にそうになりましたよ。土星の北極を撮影したNASAのビデオです。

（▼アンディ・インガソル）
「こんにちは、私はカッシーニ撮像チームのメンバー、アンディ・インガソルです。カッシーニは９年間土星の軌道を周回しており、私たちはこれを追っていた……私がやろうとしたのは、ポインターを置いてディオコトロン不安定性を見せることです、表面で見ることができます……しかし、北半球は冬なので、六角形の中心にあるものを見ることができませんでした。そして今、春になり、六角形の中心にあるものを見つけたのは、土星のハリケーンです。これは極の真上から見たものです……ここに良いものがあります……風速は時速300マイルでハリケーンの４倍の風が流れています。中央のふわふわした白い雲はテキサス州くらいの大きさです。特殊なフィルターを使って雲の高さを測ることができ、赤が低い雲、緑が高い雲です。

目があり、風が強いので土星型ハリケーンと呼ばれていますが、北極に固定されているため、地球のハリケーンとは異なります。また、地球のハリケーンとは異なり、その下には海がありません。これが、私たちが解明しようとしているパズルのひとつです。……おそらく、彼らはもっと努力すべきなのでしょう」（NASAのビデオより）

さて、ところで、この画像で、逆回転が示されていることにお気づきでしょうか？
外側のリングは時計回りに回っていますが、惑星自体の自転は反時計回りに回っているのです。それで、その先には、惑星自体がそのように回っているため、別の断層があるのです。とにかく、ハリケーンは通常、逆回転をしません。

これは簡単な画像ですが、これはサンディかどうか分かりませんが、バーモントとニューイングランドで面倒を起こしたものです。サンディか、あるいは、OK。ノースカロライナ、バージニア、チェサピーク湾が見えますね。これは、逆回転に見えるかもしれません。私はそうは思いません。

私は、ハリケーン全体が回転していると思います。すべての部分が反時計回りに回転しています。そして、このものとこのものが貿易風となって、このものの上に乗っているのです。だから逆回転の証拠にはならないと思うのですが、もしそうだとしたら、バークランド電流だろうと言うことになりますね。

しかし、ソコロ（ニューメキシコ州）にあるVLA（超大型干渉電波望遠鏡群）から、ある星で逆回転が観測されたとの発表がありました。そして、彼らが言ったことを私は持っていると思います。

電波天文学者は、若い星の近くにある一酸化ケイ素分子の運動に関する新しいVLA（超大型電波干渉計）測定値を、原始星から遠く離れた他の分子に関する以前の測定値と比較しました。そして、この２つが星の周りを反対方向に回っていることに気がついたのです。つまり、ひとつは時計回りに回っていて、もうひとつは反時計回りに回っています。

ええと、私はただそれを投げかけてみようと思っただけです。それがバークランド電流を示すかどうかは分からないが、私が言わないと誰も言わないと思うので……彼らはこれを公表しました。彼らは
「このような現象が若い星の周りの円盤で見られたのは初めてだが、似たような構造や力学は宇宙全体の大小のスケールでよく起こる。（ドナルド・スコット発言　つまり、大したことではない）このように、原始星の円盤で逆回転が見られることは、銀河の円盤で以前から報告されていたことなので、驚くには値しない」と言いました。

へえ、いつですか？　見たことないですね。見逃していたのかな。というか、誰か知っている人がいたら教えてください。（笑）
まあいいや、とにかく、イグナシオは、もしそうなら聞いたことがあると言っただけだ。だから、それを信じている。この話を終わらせるために、２つほど。

これはバークランド電流か？
私の友人のメル・アチソンが言うには、竜巻の風は外側は上向きに巻いているが、内側には核となる筒があり、通常は外側より冷たくなっていて、下向きに巻いている。逆回転と、あるものが一方に、あるものがもう一方に行くという殻があるとき、バークランド電流のような気がするのです。

特に、ウォルが「雲の上にはエルフ Elves※や スプライト、その他もろもろ、ヴァン・アレン帯、その上にはさらに電荷がある」と言った、あの上空からの流れですからね。

※elves：電磁パルス発生源による光の放射と超低周波の擾乱の頭文字をとったもの。電離層に巨大なリング（直径最大400km）を形成する極めて明るい極めて短い（１ミリ秒以下）電気閃光。

つまり、電荷が降りてくるには絶好の経路なのです。それがバークランド電流かどうかはこれからです。昨日、それを見て、それで……　皆さんははどうする？　それとも私がやる？　OK、これは水架橋です。私にはこのように見えますが、さて、これは全く明確ではありません。

一方に電圧がかかっていて、高電圧と低電圧があるため、水の中で何が起こるかというと、水の分子が再構築され、それが強さにつながるという報告があります。私はそう言いたいのですが、バークランド電流には、あのファッシのような巻きつきがあって、それが本当に強い支えになっているのです。だから、それがバークランド電流であってほしいと願っています。今のところ誰も知りません。とにかく、結びの言葉として思うのは、北極にはバークランド電流の最下流があるのだと思います。

流体で逆回転が起こるような物理現象があれば、いつでもバークランド電流を思い浮かべてください。これが私のアドバイスです。軸方向に並んだ円柱を経由する逆流を示す物理過程があれば、いつでもバークランド電流を思い浮かべてください。実際、バークランド電流を最初に考えてみてください。
終わり。ひとまず。

──おわり　　
最後までお読みいただき、ありがとうございました。
@kiyo18383090

テキスト部分
A Field-aligned Currents
①Is an idealized, minimum-energy element.
②Has no concentrated layers of matter: no pinches, and no discontinuities.
③Has a magnetic field structure, B, that is in perfect alignment with the current density, j – at every point. They both twist and interweave smoothly with each other.
④B and j are each described by Bessel functions.

In Field-aligned currents
The current magnitude is very low.
Most of it is contained in the central node.
Alternate rings carry forward and backward currents.
The number of rings it has is determined by how many charge carriers are present.
Its structure is most probably plasma in the 'dark-current’ mode.
Every point in the plasma is occupied by a non-zero magnetic and current density field.

Birkeland Currents are less than ideal currents
An ideal “field-aligned" current has no internal stresses or strains.
We see only plasma that is carrying current.
This one obviously contains regions of varying current densities.

Important Birkeland Currents Properties
Birkeland Currents (BCs) are flows of charge (currents) into the poles of planets – specifically, Earth.
They are non-ideal case.
They are not minimum-energy “field-aligned" currents.
Their magnetic field vectors and current density vectors do not have exactly the same direction at every point.
BCs lose their “field-aligned" properties when the current density increases from its minimum value:
1) If a z-pinch occurs in the current: Or
2) if the current narrows down while entering the magnetosphere of a planet.

Plasma focus discharge initiated.
Splits into umbrella shaped discharges on both sides of the crimp.
At a z-pinch the channel cross-section becomes reduced.
But the same amount of current has to squeeze through.
So the current density (A/sq m) increses.

When a constant amount of current (Amps) goes through a reduced cross-section, the current density (Amps/sq m) increses.

When the current density increases, it is as if the total current had been incresed in a minimum-energy, field-aligned current.

The increased axial component of the current density means the BC is no longer a field-aligned current.
But ions will again try to avoid crossing magnetic fields.
They will obey Lorentz forces.
Ions are forced inward toward the axis at CW wrap-around field radii. (e.g. 33, 116, 199).
Ions are forced outward toward CCW wrap-around field radii. (e.g. 74, 158, …).
Concentrations of ions (matter) start to occur at radius values such as 0, 84, 178,….
Neutral matter will generally follow the paths taken by magnetic field / ion movements.

Cross-section of a BC as seen in the laboratory
Concentric ring of matter
Apparent spiraling
CW and CCW motions not visible in this still image

Electrical Discharge Pattern
Obtained by Dr. Cj Ransom in his Vemasat Laboratory in Texas.

Our Moon’s N. Pole
Our Moon’s S. Pole

We have observed auroras at both of Jupiter’s poles.
But no motion-picture video images are readily available.
We cannot see if counter-rotation is occurring.

Neptune
We have observed a “hot spot" at its south pole.

Aurora at Saturn’s S. Pole

Are these driven by Birkeland currents?

Saturn’s N. Pole

A hexagon is a natural tile shape – a “tessellation".
A pile of cylinders will naturally settle into this alternating pattern.
Notice that six other cylinders surround each single cylinder. They all touch.
If uniform inward pressure is applied, interstices will disappear and hexagonal deformations will result.

Super-Hexagons
These are easy to build up from component hexagons.
Plasma naturally creates filaments.
Z-pinches and squeezing into polar cusps provides the compression.

Diocotron instabilities
They often appear to contain six major nodes.

Both of Saturn’s Poles
Saturn: North Pole vs South Pole

Saturn’s Hexagon – According to NASA
“The hexagon is just a current of air.
Weather features out there that share similarities to this are notoriously turbulent and unstable.
A hurricane on Earth typically lasts a week, but this has been here for decades – and who knows – maybe centuries."
Andrew Ingersoll, a Cassini imaging team member at the California Institute of Technology.

video Mysterious Hurricane at Saturn’s North Pole

Hurricane Rita Gulf of Mexico 2005

Hurricanes don’t usually counter- rotate.

Counter-Rotation
Radio astronomers compared their new VLA measurements of the motion of SiO molecules close to a young star with earlier measurements of other molecules farther away from the protostar.
They then realized the two were orbiting the star in opposite directions.

Is this a Birkeland current?
“Tornadoes have winds that spiral upwards on the outside, but there’s an inner core/tube, usually colder than outside, that spirals downward." – Mel Acheson

Is this a Birkeland current?
“In the water bridge there is one tube of water going in one direction and an inner one going back – so the water level in the two beakers does not change – despite the several thousand volts DC between them."
Mel Acheson

A Closing Thought
Anytime a physical process exhibits counter-rotation in a fluid – think of Birkeland currents.
Any time a physical process exhibits counter-flows via axially aligned cylinders, think of Birkeland currents.
Actually it might be best to think of Birkeland currents first.