［Seeing Circuits (1) 回路を見る (1)］
Image: Figure from Nature Vol. 414 13 Dec 2001 p. 724. Background: an aurora seen from the Space Shuttle
Caption: The blue lines represent the auroral current system. Together with the ionospheric closure current and the magnetospheric generator these form the complete auroral current circuit. The figure shows a north–south section through the structures that usually extend several hundreds of kilometers in the east–west direction.
キャプション: 青い線はオーロラ電流システムを表しています。 これらは、電離層閉鎖電流および磁気圏発生器とともに、完全なオーロラ電流回路を形成します。 この図は、通常東西方向に数百キロメートルに及ぶ構造物の南北断面を示しています。
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Jan 12, 2005
この最初の人工衛星が軌道に乗る前は、ほとんどの科学者達は電気現象は宇宙には存在しないと信じていました。
これらの最初の人工衛星達が荷電粒子の流れに遭遇したとき、その以前の信念の慣性により、科学者はその流れを電流として見ることができませんでした
この流れは「放射帯」と名付けられました。
宇宙の磁場は簡単に測定できます；
電流はそうではありません。
そのため、放射線帯内の粒子の動きは磁場の観点から説明され、［移動する電荷が電流を構成する］という事実は無視されました。
しかし、電荷がある場所から別の場所に移動すると、すぐに他の場所に過剰な電荷が蓄積され、追加の電荷を反発して移動が停止します。
粒子が動き続けるためには、粒子のパス（経路）が回路内で閉じている必要があります。
また、回路が存在する場合、任意の時点での粒子の状態の説明は、ローカル条件だけでなく、回路の残りの部分で何が起こっているかに依存します。
たとえば、ダブル・レイヤー（二重層）が形成されて爆発した場合、回路のすべてのエネルギーがその中に放出されます。その量は、ダブル・レイヤー（二重層）自体のエネルギーよりもはるかに大きくなる可能性があります。
プラズマ宇宙論の父である ハンス・アルヴェーンは、地球の磁気圏で相互作用するいくつかの回路を特定しました。
オーロラはこれらのうちの1つの目に見える部分です。
回路が放射するので―
それは、エネルギーを
失います―
それらは、何らかのエネルギー源から電力を供給されている必要があります (上の図を参照)。
その供給源は、より大きな回路の一部である太陽からの電流です。
繰り返しになりますが、以前の信念の慣性により、天体物理学者達はこの［電流の移動電荷］を電流と見なすことができず、それは「太陽風」と名付けられました。
ダブル・レイヤー（二重層）は―
プラズマ中のコンデンサのような形成で―
それらは、 顕著な磁気効果がないため、特に興味深いものです。
それらは、それらの中に亘ってプローブ（検知器機）を送ることによってのみ識別できます。
天体物理学者達は、磁場をマッピングし、宇宙に電気がないと仮定する(または、電気があるとしても「何もしない」) ので、ダブル・レイヤー（二重層）が存在することを知りません。
しかし、このダブル・レイヤー（二重層）の電気的影響は大きく、多くあります。
それらはエネルギーを貯蔵および放出します：
それらは「騒々しく」（周波数の広い帯域にわたって）放射します；
それらは荷電粒子を加速します；
そして、それらはプラズマを同じような性質の細胞に分割し、しばしば温度や密度、化学組成などのパラメータの小さな変化を分離します。
天体物理学者がこれらの効果を観察するとき、それらを説明するために多数の機械的装置を仮定する必要があります：
ブラックホール、磁気リコネクション、中性子星、磁力線の凍結、衝撃波など。
これらの効果はすべてエネルギーを消費します。
それらは回路の負荷として機能するため、回路の他の部分から、またはより強力な回路との結合を介して電力を供給する必要があります。
動力源はどこ？
(パート2に続く)
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Jan 12, 2005
Before the first satellites were put into orbit, most scientists believed electrical phenomena couldn't exist in space.
この最初の人工衛星が軌道に乗る前は、ほとんどの科学者達は電気現象は宇宙には存在しないと信じていました。
When those first satellites encountered streams of charged particles, the inertia of that prior belief prevented the scientists from seeing the streams as electrical currents:
The streams were named "radiation belts".
これらの最初の人工衛星達が荷電粒子の流れに遭遇したとき、その以前の信念の慣性により、科学者はその流れを電流として見ることができませんでした
この流れは「放射帯」と名付けられました。
Magnetic fields in space are easy to measure;
electric currents are not.
宇宙の磁場は簡単に測定できます；
電流はそうではありません。
So the movements of particles in the radiation belts were described in terms of magnetic fields, and the fact that moving charges constitute a current was ignored.
そのため、放射線帯内の粒子の動きは磁場の観点から説明され、［移動する電荷が電流を構成する］という事実は無視されました。
But if charges move from one place to another, they will soon build up an excess of charge in that other place and repel any additional charges, therewith stopping the movement.
しかし、電荷がある場所から別の場所に移動すると、すぐに他の場所に過剰な電荷が蓄積され、追加の電荷を反発して移動が停止します。
For particles to continue to move, their path must close in a circuit.
粒子が動き続けるためには、粒子のパス（経路）が回路内で閉じている必要があります。
And if a circuit exists, the description of the particles' state at any point depends not only on the local conditions but also on what's happening in the rest of the circuit.
また、回路が存在する場合、任意の時点での粒子の状態の説明は、ローカル条件だけでなく、回路の残りの部分で何が起こっているかに依存します。
For example, if a double layer forms and explodes, all the energy of the circuit will be released in it, an amount that can be vastly greater than the energy of the double layer itself.
たとえば、ダブル・レイヤー（二重層）が形成されて爆発した場合、回路のすべてのエネルギーがその中に放出されます。その量は、ダブル・レイヤー（二重層）自体のエネルギーよりもはるかに大きくなる可能性があります。
Hannes Alfven, the father of plasma cosmology, has identified several interacting circuits in the Earth's magnetosphere.
プラズマ宇宙論の父である ハンス・アルヴェーンは、地球の磁気圏で相互作用するいくつかの回路を特定しました。
The aurora is the visible part of one of these.
オーロラはこれらのうちの1つの目に見える部分です。
Because the circuits radiate—
that is, lose—
energy, they must be powered by some source of energy (see diagram above).
回路が放射するので―
それは、エネルギーを
失います
―それらは、何らかのエネルギー源から電力を供給されている必要があります (上の図を参照)。
That source is a current from the Sun, a part of a larger circuit.
その供給源は、より大きな回路の一部である太陽からの電流です。
Again, the inertia of prior belief prevented astrophysicists from seeing the moving charges of this current as a current, and it was named the "solar wind."
繰り返しになりますが、以前の信念の慣性により、天体物理学者達はこの［電流の移動電荷］を電流と見なすことができず、それは「太陽風」と名付けられました。
Double layers—
capacitor-like formations in plasma—
are particularly interesting because they have no noticeable magnetic effects.
ダブル・レイヤー（二重層）は―
プラズマ中のコンデンサのような形成で―
それらは、 顕著な磁気効果がないため、特に興味深いものです。
They can only be identified by sending probes through them.
それらは、それらの中に亘ってプローブ（検知器機）を送ることによってのみ識別できます。
Astrophysicists who map magnetic fields and assume there's no electricity in space (or if there is, "it doesn't do anything") will have no idea the double layers exist.
天体物理学者達は、磁場をマッピングし、宇宙に電気がないと仮定する(または、電気があるとしても「何もしない」) ので、ダブル・レイヤー（二重層）が存在することを知りません。
But the double layers' electrical effects are large and many.
しかし、このダブル・レイヤー（二重層）の電気的影響は大きく、多くあります。
They store and discharge energy;
they radiate "noisily" (over broad bands of frequencies);
they accelerate charged particles;
and they divide plasma into cells of like properties, often separating small variations in such parameters as temperature or density or chemical composition.
それらはエネルギーを貯蔵および放出します：
それらは「騒々しく」（周波数の広い帯域にわたって）放射します；
それらは荷電粒子を加速します；
そして、それらはプラズマを同じような性質の細胞に分割し、しばしば温度や密度、化学組成などのパラメータの小さな変化を分離します。
When astrophysicists observe these effects, they have to posit a multitude of mechanical devices to explain them:
black holes, magnetic reconnection, neutron stars, frozen-in magnetic field lines, shock waves, etc.
天体物理学者がこれらの効果を観察するとき、それらを説明するために多数の機械的装置を仮定する必要があります：
ブラックホール、磁気リコネクション、中性子星、磁力線の凍結、衝撃波など。
All these effects consume energy.
これらの効果はすべてエネルギーを消費します。
They act as loads in a circuit and hence must be supplied with power from some other part of the circuit or through a coupling with a more powerful circuit.
それらは回路の負荷として機能するため、回路の他の部分から、またはより強力な回路との結合を介して電力を供給する必要があります。
Where is the power source?
動力源はどこ？
(To be continued in Part 2)
(パート2に続く)
