地球の大気が宇宙空間と接する境界領域では,太陽放射により大気の一部が電離した電離圏が形成されています.

私たちが利用しているGNSSの電波は,人工衛星から送信された後,電離圏を通り,地上で受信されます.このため,GNSSの電波は電離圏の影響を受け,GNSS測位に誤差が生じます.

しかし,逆に,GNSS測位への影響から電離圏における全電子数(電子密度を電波の伝搬経路に沿って積分した量)を求めることができ,電離圏の研究に用いることができます. 電離圏は,太陽放射や,太陽表面の爆発現象の影響を受けて大きく変動しますが,地球大気の影響も少なくありません.特に,図1に示すように,大気の振動である大気波動は,地表付近から高度約300km上空の電離圏まで伝搬し,電離圏を変動させます.大気波動は,その運動量やエネルギーを遠く離れた場所まで輸送するため,地球の大気全体に大きな影響を与えています.

現在,稠密なGNSS受信機網は,電離圏の水平二次元構造を観測可能な強力な観測手段の一つとなっています.しかし,電離圏変動は様々な要因で発生しており,様々な時間・空間スケールのものが存在しています.大気波動がどこで発生し,どのように伝搬して地球大気や電離圏にどのような影響を与えるかを明らかにすることが電離圏研究の大きな目的の一つです.この目的を達成するため,超稠密なソフトバンク独自基準点網を活用した高時間・空間分解能の電離圏観測が期待されています.

電離圏図1
図1 電離圏中を通るGNSS電波と,大気中を伝搬する大気波動.右図は,国土地理院GPS受信機網データから得られた全電子数変動.大気波動による電離圏変動が見られる.