Voyager 1 at the Edge – of what?
ボイジャー 1 号の最果て – 何の?
by Wal Thornhill | November 13, 2005 3:39 am
“The observations that are not explainable by current scientific theories are the most valuable, for they may propel the field forward in the next cycle of innovation, possibly to a paradigm shift.”
– Don L. Jewett,
「現在の科学理論では説明できない観察は、この分野を次のイノベーションサイクル、おそらくパラダイムシフトに前進させる可能性があるため、最も価値があります。」
– ドン・L・ジュエット
What’s Wrong With Single Hypotheses? –It’s time to eschew enthrallment in science,
The Scientist, Volume 19, Issue 21
単一仮説の何が問題なのでしょうか? –科学への熱中を避ける時が来ました。
『サイエンティスト』第 19 巻、第 21 号
It’s official!
In Science magazine of September 23 are reports that Voyager 1 has passed an important milestone.
それは公式です！
9月23日のサイエンス誌には、ボイジャー1号が重要なマイルストーンを通過したとの報道が掲載されています。
The spacecraft, at more than 94 times the distance of the Earth from the Sun, has “crossed the termination shock,” where the solar wind is supposed to slow down before merging with the local interstellar medium.
この探査機は、太陽から地球の94倍以上の距離にあり、太陽風が、局地の恒星間物質と融合する前に減速すると考えられる「ターミネーション（終結）ショックを通過」しました。
３０２＊
[1]
This diagram shows the present position of the two Voyager spacecraft in relation to the solar system.
この図は、太陽系に対する 2 つのボイジャー宇宙船の現在位置を示しています。
The termination shock is where the solar wind speed drops from supersonic to subsonic.
ターミネーション（終端）ショックは、太陽風の速度が超音速から亜音速に低下する場所です。
The heliosheath is the more dense region between the shock and the heliopause.
ヘリオシース（太陽さや）は、ショックとヘリオポーズ（太陽圏境界〈=界面〉）の間のより密度の高い領域です。
It is deformed because of the ambient flow of the interstellar gas, forming a comet-like tail behind the Sun.
恒星間ガスの周囲の流れによって変形し、太陽の後ろに彗星のような尾を形成します。
The heliopause is where the solar wind is stopped by interstellar particles.
太陽圏境界〈=界面〉は、太陽風が恒星間粒子によって停止される場所です。
And the bow shock is where the interstellar wind runs into the solar atmosphere.
そして、バウショックは、恒星間風が太陽大気に突入する場所です。
To complicate matters, the magnetic field of the Sun is wound up in the solar wind like a clock spring.
問題を複雑にしているのは、太陽の磁場が時計のゼンマイのように太陽風に巻き込まれていることです。
As usual, all is not well with this picture.
いつものように、この絵ではすべてがうまくいきません。
In a commentary, Len Fisk of the University of Michigan summarized the reports in Science:
“Once again the mantra of space exploration is fulfilled:
When we go somewhere that is new, we find the unexpected”
ミシガン大学のレン・フィスク氏は解説の中で、『サイエンス』誌の報告を次のように要約しました：
「宇宙探査のマントラが再び実現しました：
新しい場所に行くと、予期せぬものを発見します。」
Is this because astrophysicists work with a single hypothesis
– of an electrically dead universe?
これは天体物理学者が
– 電気的に死んだ宇宙の、
単一の仮説に基づいて研究しているためではないですか?
The terminology used when describing the diagram above sounds more relevant to supersonic aircraft in our electrically neutral atmosphere than it does to the ionized and magnetized solar environment.
上の図を説明するときに使用される用語は、イオン化および磁化された太陽環境よりも、電気的に中性の大気中の超音速航空機に関連しているように思えます。
There is no acknowledgement that only electric currents generate magnetic fields.
（現代理論物理学は）電流のみが磁場を生成するという認識はありません。
It is a false doctrine in astrophysics that magnetic fields can be “frozen in” to plasma.
磁場がプラズマに「凍結」する可能性があるというのは、天体物理学の誤った理論です。
Hannes Alfvén, the father of plasma physics, pointed this out in his Nobel Prize acceptance speech in 1970!
プラズマ物理学の父であるハンネス・アルヴェーンは、1970 年のノーベル賞受賞スピーチでこのことを指摘しました。
It should, at least, have formed the basis of a second working hypothesis that acknowledged an electrical dimension to the problem.
それは、少なくとも、この問題の電気的側面を認める 2 番目の作業仮説の基礎を形成するはずでした。
But scientists often don’t follow their own rules of “best practice.”
しかし、科学者は自分自身の「ベストプラクティス」のルールに従わないことがよくあります。
The problem of sticking with a single hypothesis was noted as long ago as 1897 by T. C. Chamberlin in the Journal of Geology, “Studies for students: the method of multiple working hypotheses.”
単一の仮説に固執することの問題は、1897 年に T. C. チェンバリンによって 地質学ジャーナルの「学生のための研究:
複数の作業仮説の方法」
で指摘されました。
He wrote:
“The moment one has offered an original explanation for a phenomenon which seems satisfactory, that moment affection for [one’s] intellectual child springs into existence, and as the explanation grows into a definite theory [one’s] parental affections cluster about [the] offspring and it grows more and more dear … There springs up also unwittingly a pressing of the theory to make it fit the facts and a pressing of the facts to make them fit the theory…”
彼は、書きました：
「満足できると思われる現象に対して独自の説明をした瞬間、[自分の]知的な子供に対する愛情が芽生え、その説明が明確な理論に成長するにつれて、[自分の]親の愛情は[その]子孫と[その]子供に関するものに集まります」 それはますます愛おしくなります…また、知らず知らずのうちに、理論を事実に適合させるために理論を押し付けたり、理論に適合させるために事実を押し付けたりする気持ちも湧き出てきます…」
This is the pattern of astrophysics.
これが天体物理学のパターンです。
Once established, the belief in and affection for one’s intellectual child seems to override considerations of commonsense and sometimes the principles of physics.
一度確立されると、自分の知的な子供に対する信念と愛情は、常識や時には物理学の原理の考慮を無効にするようです。
――――――――
Not surprisingly, there is a marked lack of interest in “killing” one’s “intellectual child.”
当然のことながら、自分の「知的な子」を「殺す」ことへの関心が著しく欠如しています。
Yet searching for alternative hypotheses and devising crucial tests is supposed to be the cornerstone of good science.
しかし、代替仮説を探し、重要なテストを考案することは、優れた科学の基礎であるはずです。
Instead, when confronted with discordant data, the existing model is usually bent to fit or we are told that the problem will be fixed real soon.
その代わりに、不一致なデータに直面したとき、通常は既存のモデルが適合するように曲げられるか、問題はすぐに解決されると言われます。
There are myriad problems in astrophysics waiting for a solution.
天体物理学には解決策を待っている問題が無数にあります。
We rarely hear about them.
私達は、それらについてはめったに聞きません。
We see instead science-fiction headlines like today’s:
〈 “Phantom energy may fuel universe-eating wormhole.”〉
[New Scientist 11/11/2005].
代わりに、今日のような SF の見出しを目にします：
〈 「ファントム・エネルギーが宇宙を蝕むワームホールの燃料となる可能性がある。」〉
There is an alternative hypothesis about what we will find at the outer limit of the Sun’s domain.
太陽の領域の外側の限界で何が見つかるかについては、別の仮説があります。
It has had plenty of time to percolate its way into the consciousness of astrophysicists, if they cared to look up from their mathematical computer models.
もし、彼らが、自身の数学的なコンピューターモデルから、上を向いて見上げる気があるなら、それは天体物理学者の意識に浸透するのに十分な時間が有りました。
In a paper, supported in part by NASA, Alfvén writes:
NASAの一部支援を受けた論文の中で、アルヴェーンは次のように書いている：
“Since the time of Langmuir, we know that a double layer is a plasma formation by which a plasma
–in the physical meaning of the word–
protects itself from the environment.
It is analogous to a cell wall by which a plasma (in the biological meaning of the word) protects itself from the environment.
“If a plasma is inhomogeneous so that the chemical composition, density, and/or electron temperature differs in different parts of the plasma, the plasma may set up double layers which split the plasma into two or more regions, each of which becomes more homogeneous.”
[IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. PS-14, No. 6, Dec 1986.]
「ラングミュアの時代以来、私たちは
–言葉の物理的な意味で–
二重層が、プラズマ自身が環境から身を守るためのプラズマ形成であることを知っています。
In the above paper, Alfvén did a study of the most used textbooks on astrophysics and how they treated important concepts such as double layers, critical velocity, pinch effect and circuits.
上記の論文で、アルヴェーンは、天体物理学で最も使用されている教科書、そして、（電気）二重層、臨界速度、ピンチ効果、回路などの重要な概念がどのように扱われているかを研究しました。
He found that:
“students using these textbooks remain essentially ignorant of even the existence of these concepts, despite the fact that some of them have been known for half a century (e.g., double layers, Langmuir, 1929; pinch effect, Bennet, 1934). [Make that three quarters of a century now.] The conclusion is that astrophysics is too important to be left in the hands of astrophysicists who have gotten their main knowledge from these textbooks. Earthbound and space telescope data must be treated by scientists who are familiar with laboratory and magnetospheric physics and circuit theory, and of course with modern plasma theory.彼は次のことを発見しました：
「これらの教科書を使用する学生は、これらの概念のいくつかは半世紀前から知られているという事実にもかかわらず、これらの概念の存在さえ本質的に知らないままです（例：二重層、ラングミュア、1929年、ピンチ効果、ベネット、1934年）。
[それから 4 分の 3 世紀が経ちました。] 結論としては、天体物理学はこれらの教科書から主な知識を得た天体物理学者の手に委ねるにはあまりにも重要であるということです。
地球上のデータや宇宙望遠鏡のデータは、実験室や磁気圏の物理学や回路理論、そしてもちろん現代のプラズマ理論に精通した科学者によって扱われなければなりません。」
The solar plasma and that of interstellar space are two different plasmas, which must therefore have a “double layer” or Langmuir plasma sheath between them.
太陽プラズマと恒星間空間のプラズマは 2 つの異なるプラズマであるため、それらの間には「（電気）二重層」つまりラングミュア プラズマ シースがなければなりません。
So to treat the heliospheric boundary simply as a magnetohydrodynamic shock problem is naïve.
したがって、太陽圏の境界を単に磁気流体力学的衝撃問題として扱うのは素朴すぎます。
〈A second hypothesis to be considered when looking at the data from Voyager 1 is that the spacecraft is entering the Sun’s plasma sheath, which is protecting it and the planets from the interstellar environment. There is a very important reason for submitting this second hypothesis to rigorous tests. It is crucial to the electric Sun model.〉
〈ボイジャー 1 号のデータを見るときに考慮すべき 2 番目の仮説は、探査機が太陽のプラズマ シース（さや）に入りつつあり、太陽と惑星を恒星間環境から保護しているというものです。 この 2 番目の仮説を厳密なテストにかけるのには非常に重要な理由があります。 それは電気的太陽モデルにとって極めて重要です。〉
If the Sun is the local focus of a galactic discharge then the heliospheric double layer forms the “virtual cathode” to the Sun’s corona discharge current.
太陽が銀河放電の局所的焦点である場合、太陽圏の（電気）二重層は太陽のコロナ放電電流に対する「仮想陰極」を形成します。
Almost the entire voltage drop between the Sun and the interstellar plasma will occur across this distant plasma sheath.
太陽と恒星間プラズマの間のほぼすべての電圧降下は、この遠く離れたプラズマ シース（さや）全体で発生します。
Already we have strong evidence that the solar plasma conforms to the expectations of this model.
太陽プラズマが、このモデルの予想と一致するという強力な証拠がすでにあります。
It is the only model that can explain the strange constant deceleration of Pioneer 10 as it moved away from the Sun.
これは、パイオニア 10 号が太陽から遠ざかるにつれて、奇妙な一定の減速を続けることを説明できる唯一のモデルです。
――――――――
See Mystery Solved[2].
「謎は解決されました」 [2]を参照してください。
It is the only model that can explain the continued acceleration of the solar wind out among the planets. It is the only model that naturally requires a hot corona above a cool surface of the Sun.
これは、惑星間で太陽風が加速し続けていることを説明できる唯一のモデルです。 これは、太陽の冷たい表面上に高温のコロナを自然に必要とする唯一のモデルです。
And there is much more.
What things should we be looking for from Voyager 1?
さらにたくさんあります。
ボイジャー 1 号から何を求めるべきでしょうか?
A double layer forms part of an electric circuit.
（電気）二重層は電気回路の一部を形成します。
It carries current and has regions of positive and negative charge density between which is a strong electric field.
それは、電流が流れ、正と負の電荷密度の領域があり、その間に強い電界が存在します。
――――――――
Alfvén notes some important properties of a double layer:
アルヴェーンは、（電気）二重層の重要な特性をいくつか指摘しています：
1. it very often, perhaps always, produces noise and fluctuations. The noise production is often associated with strong currents through plasmas.
非常に頻繁に、おそらく常に、ノイズや変動が発生します。 ノイズの発生は、多くの場合、プラズマを通る強い電流に関連しています。
2. it broadens the energy spectrum of electrons.
それは、電子のエネルギースペクトルを広げます。
3. the noise is often incorrectly called ‘turbulence.’ It is such an important property of plasmas that theories which do not take it into consideration run some risk of being irrelevant.
ノイズはしばしば誤って「乱流」と呼ばれます。これはプラズマの非常に重要な特性であるため、それを考慮に入れていない理論は的外れになる危険性があります。
――――――――
Item 3 is important because astrophysicists believe they are dealing with mechanical shock turbulence at the termination shock boundary.
天体物理学者達は、衝撃終了境界における機械的衝撃乱流を扱っていると信じているため、項目 3 は重要です。
Indeed, outside the termination shock, Voyager 1 saw that cosmic rays were coming from all over rather than from specific directions. Inevitably it was attributed to shock turbulence.
実際、ターミネーション（終端）ショック以外では、ボイジャー 1 号は宇宙線が特定の方向からではなく、あらゆる方向から来ているのを観測しました。 必然的に衝撃乱気流によるものと考えられます。
――――――――
［What has Voyager 1 found in its new environment?］
［ボイジャー1号は新たな環境で何を見つけたのか？］
From the report in Science:
サイエンス誌のレポートより:
1. 〈 “All the observations support a shock crossing. The magnetic field strength increased as a result of the compression at the shock, and there was a change in the properties of the turbulence; there were plasma waves characteristic of shock crossings; and the intensity of low-energy particles increased abruptly.〉
〈 「すべての観察はショックの通過を裏付けています。 衝撃時の圧縮の結果として磁場の強さが増加し、乱流の特性に変化が生じました。 衝撃交差に特徴的なプラズマ波があった。 低エネルギー粒子の強度が急激に増加した。〉
2. It was the finding that anomalous cosmic rays (ACR’s) were unaffected by the termination shock that was the biggest surprise.
最大の驚きは、異常宇宙線 (ACR) がターミネーション（終端）ショックの影響を受けないという発見でした。
ACR’s are thought to be produced by neutral atoms in interstellar space that:
異常宇宙線 (ACR)は、恒星間空間の中性原子によって生成されると考えられています：
— leak into the heliosphere;
— 太陽圏の中に漏れる；
— get ionized by solar UV radiation or charge exchange with the solar wind;
— 太陽の紫外線放射または太陽風との電荷交換によってイオン化されます；
— are picked up by the solar wind and convected back to the outer heliosphere;
- それらは、太陽風によって拾われ、対流して太陽圏の外側に戻ります；
— are accelerated by the solar wind termination shock;
— 太陽風ターミネーション（終端）ショックによって加速される；
and
— diffuse and drift into the inner heliosphere as cosmic rays.
そして
— 宇宙線として太陽圏内部に拡散し漂流します。
――――――――
The Science report states:
サイエンスレポートには次のように記載されています：
“This acceleration is the issue.
「この加速こそが問題だ。
Immediately upon ionization, the interstellar particles are picked up by the solar wind and acquire energies on the order of 1 keV/nucleon.
恒星間粒子はイオン化するとすぐに太陽風に拾われ、核子あたり 1 keV 程度のエネルギーを獲得します。
They must be accelerated by four orders of magnitude to the observed energies of greater than 10 MeV/nucleon.
それらは、10 MeV/核子を超える観測エネルギーまで 4 桁加速する必要があります。
The termination shock has long been considered the likely location for the acceleration.
ターミネーション（終端）ショックは、加速が起こる可能性が高い場所であると長い間考えられてきました。
Indeed, the termination shock should be an accessible example of shock acceleration at work, just like the acceleration at supernovae shocks that is postulated to produce galactic cosmic rays.
実際、ターミネーション（終端）ショックは、銀河宇宙線を生成すると想定されている超新星ショックでの加速と同様に、作用する衝撃加速のわかりやすい例となるはずです。
However, at the location of the termination shock seen by Voyager 1, there is no evidence of acceleration of the traditional ACR’s.
しかし、ボイジャー 1 号が観測した終端衝撃の場所では、従来の異常宇宙線 (ACR)が加速した証拠はありません。
Low-energy ions, below 3 MeV/nucleon, are clearly and indeed abruptly accelerated, but the higher energy ACR’s, which we have been observing for decades, are unaffected by the termination shock.
核子あたり 3 MeV 未満の低エネルギーイオンは明らかに、実際に急激に加速されますが、私たちが数十年にわたって観察してきた高エネルギーの異常宇宙線 (ACR)は終端ショックの影響を受けません。
“The termination shock doesn’t perform as we expected;
it is clear it is a shock, but not the prodigious accelerator we expected.
「終端ショックは期待どおりに機能しません；
それが衝撃であることは明らかですが、私たちが期待していた驚異的な加速力ではありませんでした。
Indeed, as Voyager 1 flies downstream from the termination shock, the intensity of ACR’s continues to grow, as if its source still lies ahead.”
実際、ボイジャー 1 号が終端ショックから下流に航行するにつれて、異常宇宙線 (ACR)の強度は増大し続けており、あたかもその発生源がまだ前方にあるかのように感じられます。」
――――――――
The surprise concerning ACR’s is of cosmological importance because it throws into question the model of mechanical shock acceleration of cosmic ray particles.
異常宇宙線 (ACR)に関する驚きは、宇宙線粒子の機械的衝撃加速のモデルに疑問を投げかけるため、宇宙論的に重要です。
Commonsense suggests that electrical particle acceleration in a double layer is far more effective.
常識的には、二重層での電気的粒子加速の方がはるかに効果的であることが示唆されています。
See Supernova 1987a Decoded to find that supernovae are not what astrophysicists think they are.
超新星 1987a を参照して、超新星が天体物理学者が考えているものではないことが解読されました。
３０３＊
Diagram showing the important electrical features of a glow discharge aligned with the heliosphere and with the Sun as the anode.
太陽圏と太陽を陽極としたグロー放電の重要な電気的特徴を示す図。
Note that in a spherically symmetrical corona discharge the cathode glows and extensive positive column glow are absent because the drift current is spread through a huge volume.
球対称のコロナ放電では、ドリフト電流が膨大な量に広がるため、陰極のグローと広範囲にわたる陽柱のグローが存在しないことに注意してください。
The heliosphere boundary is a double layer with charge concentrations shown.
太陽圏の境界は二重層であり、電荷の集中が示されています。
A reverse electric field is strongest at the point of inflection between the two charge concentrations.
逆電界は、2 つの電荷濃度間の変曲点で最も強くなります。
［Discharge diagram from J. D. Cobine's Gaseous Conductors.］
［J.D.コビンのガス伝導体からの放電図］
It is easy to see that we have within the solar plasma sheath a weak but constant electric field that accelerates solar protons away from the Sun in the form of the solar wind and causes electrons to drift toward the Sun (and causes negatively charged spacecraft, like Pioneer 10, to accelerate anomalously backwards toward the Sun).
太陽プラズマの鞘の中に弱いながらも一定の電場があり、それが太陽風の形で太陽から太陽から離れる太陽陽子を加速させ、電子を太陽に向かってドリフトさせる（そして宇宙船がマイナスに帯電する原因となる）ことは簡単にわかります、パイオニア 10 のように、太陽に向かって後方に異常に加速します〈=減速します〉)。
The overall result of the charge drifts in opposite directions is the current that lights the Sun.
電荷が反対方向にドリフトする全体的な結果が、太陽を照らす電流です。
Throughout almost the entire volume of the heliosphere the solar plasma is quasi-neutral.
太陽圏のほぼ全体にわたって、太陽プラズマは準中性です。
That is, sampling will reveal equal numbers of positive ions and electrons in the solar “wind.”
つまり、サンプリングにより、太陽の「風」に含まれる同数の陽イオンと電子が明らかになります。
The solar plasma forms the conducting medium between the cathode region at the heliospheric boundary and the anode region near the Sun.
太陽プラズマは、太陽圏境界の陰極領域と太陽近くの陽極領域の間に導電媒体を形成します。
When we get to the solar double layer, or plasma sheath, we see that the electric field reverses and solar wind protons are decelerated and bunch up.
太陽の二重層、つまりプラズマの鞘に到達すると、電場が逆転し、太陽風の陽子が減速されて集まってくることがわかります。
This will give the impression that we have reached the hypothetical termination shock.
これは、仮想の終端ショックに到達したという印象を与えるでしょう。
At the same time, ACR particles are accelerated from further out.
同時に、異常宇宙線 (ACR)粒子はさらに外側から加速されます。
This seems to fit with the Voyager 1 observations.
これはボイジャー1号の観測結果と一致しているようです。
It does not require a mechanical shock.
それは、機械的な衝撃を必要としません。
The powerful electrical force dwarfs mechanical forces.
この強力な電気力は機械的な力を（相対的に）小さくします。
However, the most interesting effects may be found on the outer side of the solar plasma sheath where we should see a powerful electric field that has been estimated to accelerate solar wind protons away from the Sun at cosmic ray energies of the order of 10 billion electron volts.
しかし、最も興味深い効果は太陽プラズマシースの外側で見つかる可能性があり、そこでは、100億電子ボルト程度の宇宙線エネルギーで太陽風の陽子を加速して太陽から遠ざけると推定されている強力な電場が見られるはずです。
All stars generate cosmic rays in this way with energies that reflect the driving voltage of the star.
すべての恒星は、このようにして恒星の駆動電圧を反映したエネルギーで宇宙線を生成します。
At the same time, electrons accelerated inward from interstellar space toward the solar sheath should provide the energy necessary to ionize neutral interstellar gas drifting through the solar plasma sheath.
同時に、恒星間空間から太陽シースに向かって内側に加速された電子は、太陽プラズマシースを通って漂う中性恒星間ガスをイオン化するのに必要なエネルギーを提供するはずです。
Depending upon the charge on the spacecraft, Voyager 1 itself should experience anomalous accelerations.
宇宙船の充電（=帯電）に応じて、ボイジャー 1 号自体が異常な加速を経験するはずです。
It would seem that even at this preliminary stage of the investigation of the edge of the solar system there should be room for more than one hypothesis.
太陽系の端に関する調査のこの予備段階でも、複数の仮説が存在する余地があるはずです。
Maybe Voyager 1 will demonstrate what’s wrong with single hypotheses?
おそらくボイジャー 1 号は、単一の仮説の何が問題なのかを証明するのではないでしょうか?
Whatever, it’s high time to “eschew enthrallment in science!”
いずれにしても、「科学への熱中を避ける」時期が来ました！
Wal Thornhill
ウォル・ソーンヒル
Endnotes:
1. [Image]: /wp/wp-content/uploads/2012/04/Voyager1.jpg
2. Mystery Solved: http://www.holoscience.com/news/mystery_solved.html
Source URL: https://www.holoscience.com/wp/voyager-1-at-the-edge-of-what/
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