オーロラの色はなぜ緑、赤、青、紫の4系統に変わるのか
アイスランドの夜に立つと、空がゆっくりと呼吸しているように見えます。揺れ、流れ、時に爆発する光。その正体は神秘でも霊的現象でもなく、極めて明快な物理学です。しかし理解すればするほど、むしろ畏敬の念が深まります。
オーロラは、太陽から放出された荷電粒子が出発点です。太陽フレアやコロナ質量放出によって放たれた電子や陽子が地球へ到達し、地球磁場に導かれて極域上空へ流れ込みます。そして高度80〜300km付近の高層大気で酸素や窒素と衝突します。この衝突によって原子や分子が励起され、元のエネルギー状態に戻る瞬間に特定の波長の光を放出します。それが私たちの目に届くのです。
最もよく見られる色は緑です。高度およそ100〜150kmで原子状酸素が出す557.7nmの発光で、典型的なオーロラの色といえます。この波長は「禁制遷移」と呼ばれる特殊な発光過程によるもので、比較的安定した条件で持続的に現れます。
さらに高い200km以上になると、同じ酸素でも630.0nmの赤色光を出します。こちらは大気密度が低く、衝突頻度が少ない環境で起こるため、淡く広く広がる傾向があります。強い磁気嵐のときには、この赤が夜空を覆うことがあります。
活動が強いときには青や紫が現れます。これは高度80〜100km付近で分子状窒素(N₂)やイオン化窒素(N₂⁺)が発光するためです。よりエネルギーの高い電子衝突が起こるときに出現し、動きも速く、躍動的です。複数の波長が重なればピンクや白っぽく見えることもあります。肉眼では淡く、写真では鮮やかに見えるのは、人間の網膜の桿体細胞と錐体細胞の感度差によるものです。
つまり、オーロラの色は大きく分けて緑、赤、青、紫の4系統に分類できますが、実際には高度、粒子エネルギー、磁気活動度、大気組成によって無数のグラデーションが生まれます。色が変わる理由を一言でいえば、「どの高さで、何と衝突したか」によって決まるのです。
地球は巨大な発光装置のような存在です。太陽がエネルギーを送り、地球磁場が粒子を導き、高層大気がスクリーンになります。僕たちはその下で、宇宙規模の実験結果を見上げているにすぎません。
一方で医学的にオーロラの効果を考えると
・オーロラ光自体に有害性は確認されていない
・高緯度の光環境は概日リズムに影響しうる
・磁気嵐と自律神経系の関連は研究途上
・心理的リラクゼーション効果はむしろ期待できる
と、こんな感じでしょうか。
宇宙物理現象を見上げながら、我々の身体もまた電気信号で動いていることを思い出します。オーロラは地球の神経活動のようなものかもしれません。




Why Does the Aurora Shift Between Green, Red, Blue, and Violet?
Standing under the Icelandic night sky, it feels as if the heavens are slowly breathing. The lights sway, flow, and occasionally explode. This phenomenon is neither mystical nor spiritual; it is a matter of clear, elegant physics. Yet, the more I understand it, the deeper my sense of awe becomes.
The aurora begins with charged particles ejected from the sun. During solar flares or coronal mass ejections, electrons and protons travel to Earth, guided by the magnetic field toward the polar regions. At altitudes of 80 to 300 km, they collide with oxygen and nitrogen in the upper atmosphere. These collisions excite the atoms and molecules, which release light at specific wavelengths as they return to their ground state. This is the light that reaches our eyes.
The most common color is green. Occurring at altitudes of approximately 100 to 150 km, this 557.7 nm emission comes from atomic oxygen. It is the result of a specific process called a “forbidden transition,” appearing consistently under relatively stable conditions.
Higher up, above 200 km, the same oxygen atoms emit a red light at 630.0 nm. This happens in low-density environments with fewer collisions, resulting in a faint, broad glow. During intense geomagnetic storms, this red can drape across the entire night sky.
When solar activity is particularly strong, blue and violet appear. These are caused by molecular nitrogen ($N_2$) and ionized nitrogen ($N_2^+$) at altitudes of 80 to 100 km. These colors emerge during high-energy electron collisions and are often fast-moving and dynamic. When multiple wavelengths overlap, they can appear pink or whitish. The discrepancy between the faint colors seen by the naked eye and the vivid hues captured in photos is due to the sensitivity difference between the rods and cones in the human retina.
In essence, while auroral colors are categorized into four main systems—green, red, blue, and violet—they actually create infinite gradations depending on altitude, particle energy, magnetic activity, and atmospheric composition. If I were to summarize why the colors change in one sentence: It depends on “at what height” and “with what” the particles collide.
Earth is like a massive light-emitting device. The sun provides the energy, the magnetic field acts as the guide, and the upper atmosphere serves as the screen. We are merely looking up at the results of a cosmic-scale experiment.
Medical Perspectives on the Aurora
From a medical standpoint, the effects of the aurora can be summarized as follows:
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No confirmed toxicity from the auroral light itself.
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Circadian rhythms may be affected by the light environment at high latitudes.
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The link between geomagnetic storms and the autonomic nervous system is still being researched.
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Psychological relaxation effects are highly promising.
As I gaze up at this astrophysical phenomenon, I am reminded that our own bodies also operate via electrical signals. Perhaps the aurora is something like the neural activity of the Earth itself.