地球の高度約400kmを周回するCHAMP衛星は、その安定した姿勢のために非常に精度の高い磁場データを取得することができます。本研究では、その磁場データを解析することによって、特徴的な微小磁場変動が中低緯度の高度400km付近の電離圏のほぼ全域に生じていること（図の波状構造。縦軸，横軸はそれぞれ磁気緯度，磁気経度）を見出しました。高緯度の同じような高度には大きなスケールの磁場変動が生じており、それについては太陽風や磁気圏に起源をもつ沿磁力線電流（地球の磁力線に沿って流れる電流）が生み出していることが過去の研究からわかっていました。今回の発見である中低緯度の微小な磁場変動の起源が何なのかを明らかにするために、変動の振幅がどのような場所で大きくなるのかについて調べました。その結果、北半球では、夏にアメリカ大陸・ヒマラヤ山脈の遥か上空において、また冬には東太平洋上空において振幅が大きくなっていることがわかりました。こうした地表の形状を反映していることは磁場変動が下層大気起源であることを強く示唆します。下層大気の擾乱によって励起した大気重力波が電離圏のE層(~100km高度)にまで伝播し、そこでのダイナモ作用を通して電流を生みだし、その電流が地球の磁力線に沿って流れ出たり入ったりすることで上の高度に微細な沿磁力線電流構造が作られるという考えを提案しています。

極域に見られるオーロラは、遠方から降り注いでくる荷電粒子が原因となっています。そのため、オーロラの出現や動きから、遠方で起こっている粒子の注入を伴う現象の性質を知ることができます。本研究は、ノルウェーのスバールバル諸島のロングイヤービィーエンの町の山の上に設置した高感度の装置を用いてオーロラを観測し、地球の上空7万キロメートル付近(地球の半径の10倍程度上空)で起こっているエネルギー変換プロセス（リコネクション）の間欠現象の性質を明らかにしています。この間欠現象が起こると、孤立した地球の磁力線の管の移動（フラックス・トランスファー・イベント）が起こり、それに沿って荷電粒子が注入されて電離圏のカスプ域と呼ばれる特徴的な緯度・経度に粒子が降り注ぎます。従って、そのカスプ域に見られる極向き移動オーロラ構造がフラックス・トランスファー・イベントの可視化されたものであり、両者に一対一の対応があるとこれまで考えられてきました。本研究では、高い時間分解能のデータを解析して、約２分の間隔で連発する二つのオーロラのバーストによって構成されている極向き移動オーロラ現象を見出しました（図の右側AとB。この図の四角の枠は図の左側の点線部分を拡大したもの）。このことは、一つの極向き移動オーロラ構造に二つのフラックス・トランスファー・イベントが対応していることを意味します。非常に安定した太陽風状態の時にこのような事例が見出されていることも考え合わせると、フラックス・トランスファー・イベントを生み出す間欠的なリコネクションには２分程度の時間スケールで変調を起こすような固有の性質があるのではないかと考えられます。