norlysモデルは、グローバルな磁力計データを、北半球（北極光）およびその延長として南半球（南極光）における、ほぼリアルタイムの確率的なオーロラ活動を表示する動的マップに書き起こすことを目的とした実験的なモデルです。これは、これほど広範な地域にわたるほぼリアルタイムの磁力計データを備えた、この種の初めての公開オーロラマップです。ほぼリアルタイムの活動を評価することに加えて、norlysモデルは過去2時間および24時間のこの活動のアーカイブを備えています。私たちのモデルはOVATIONのような予報ではなく、地球上の予想されるオーロラ活動のナウキャスト（実況予測）です。
norlysモデルはグローバルな磁力計データから導き出され、バックエンドの電離層電流マップに変換されます。このマップはバックグラウンドで動作し、1分ごとに更新されます。ヨーロッパ、アイスランド、グリーンランド、北米をカバーする世界の地域（「モデル計算領域」）の上空にある等価電離層電流の強度と方向を計算します。電離層電流ベクトルは、TGO、UAF、USGC、Carisma、BGS、IRF、FMI、DTUが提供する磁力計ステーションのおかげで評価されます（後のクレジットを参照）。電流はその後、関連する磁場の変位（ナノテスラ単位）から導き出されます。この中間マップにより、リアルタイムのオーロラオーバルの位置を特定するだけでなく、オーロラジェット電流の流れる方向と強度を決定することができます。
オーロラジェット（AE）電流は、オーロラオーバルと密接に関連していることが広く実証されています。言い換えれば、オーロラジェットはしばしばオーロラオーバルの近くまたはその内側にあるため、オーロラジェットをオーロラオーバルに同化できることを意味します。これらの科学的仮定に基づき、norlysモデルはオーロラオーバルの比較的正確な位置と強度を算出するための基盤を提供してくれます。
norlysモデルは、オーロラ活動の位置と強度について比較的正確な「ナウキャスト」を提供します。さらに、ユーザーは時間をさかのぼって、過去2時間および過去24時間のこの活動の進化を監視することができます。
私たちのモデルは世界中に不均一に配置された磁力計からのデータを入力しており、広大なカバーされていないエリアがあります。私たちは、空白を埋めて完全なオーロラオーバルを生成するために、これらの人口の少ない地域にわたってデータを外挿する強力なアルゴリズムを実装しました。これは美学的には優れていますが、特にロシア、海、海洋において、ユーザー自身が認識する必要があるバイアスの原因も導入します（免責事項を参照）。さらに、南半球には磁力計ステーションが不足しているため、norlysユーザーにとって役立つ完全な南半球のオーロラオーバルを作成することはできませんでした。それでも私たちのモデルは、その共役性のおかげで、北半球の対応するものの鏡像として南半球のオーロラオーバルを備えています。これにも注意点があり、以下の免責事項で説明しています。
注：私たちのモデルは非常に弱いオーロラを犠牲にして強いオーロラを優先するため、強いオーロラの確率を表示するスケールになっています。弱いオーロラ活動は依然としてオーバルに沿って、または極冠の内側で自然に発生する可能性がありますが、磁力計、ひいては私たちのモデルは、対応する変動を表示しません。（以下の免責事項を参照）。
電離層電流データを計算することにより、緯度、経度、強度がほぼリアルタイムで進化する、暫定的なオーロラオーバルの自然でリアルなマップを出力することができます。ユーザーはオーバルがどこにあり、オーバルに沿ってどこで最大の活動が見られるかをすばやく特定できるため、これはオーロラ追跡に非常に役立ちます。これは、ユーザーがマップ上でオーバルの進化を継続的に監視する場合に特に当てはまります。過去2時間または24時間のオーロラ活動を追跡できるため、ユーザーは自分がオーバルからどれだけ離れているかを簡単に特定し、通過しているオーバルのセクターを評価し、オーロラ活動の進化を理解し、最終的に自分の近くで発生するオーロラ活動の種類を予測することができます。
私たちのモデルは、オーバルに沿ったすべての異なるタイプのオーロラの振る舞いを正確に決定するわけではないことにご注意ください。結局のところ、磁力計データはオーロラ活動のプロキシ（代替指標）としてしか機能せず、両者の間にはギャップがあります。とはいえ、私たちのモデルは、この活動の相対的な強度と位置を使用して、主要なタイプの振る舞いを予測するのに大きく役立ちます。
例として、磁気的な夕方初期のオーロラはしばしば静かなアーク（弧）であるため、オーロラオーバルのこのセクターの下を通過する地理的場所では、平均して私たちのモデルではより薄く暗い活動しか経験しないはずです。同様に、磁気的な真夜中に近づくと、地球の夜側はより爆発的なオーロラを経験します。それらのほとんどはサブストーム（磁気嵐部分現象）であり、暗い蓄積（成長相）、そして明るい放出（拡大相またはオンセット）、その後に続く拡散相（回復相）で機能します。私たちのモデルは、オーバルの強度と位置の突然の変化によって、これらの壮観なサブストームのリアルタイムの発達を示します。成長相はしばしば、昼側のオーバルが「ダイナミックな活動」を示す一方で、夜側で数分または数時間にわたって低強度のオーロラがゆっくりと赤道に向かって移動することを示します。拡大相は通常、地球の夜側でオーロラ活動の突然の激しい増光を特徴とし、赤道側のオーバルからより極側の場所へと移動します。色の増光に加えて、磁力計の偏位がどれほど急であるかを反映するために、私たちのモデルはしばしばこれらの拡大領域に「ダイナミック」、「非常にダイナミック」、または「極めてダイナミック」と表示します。これはしばしば、オーロラが空でどれほどダイナミックに踊っているかについて良いアイデアを与えてくれます。回復相は一般的に中程度の強度を示しますが、緯度の範囲においてより大きなオーバルにわたって現れます。
このモデルはユーザーインターフェースに細心の注意を払って設計されています。スムーズに回転、ズーム、移動できるインタラクティブな3D地球儀に統合されています。マウス（デスクトップ）または指（モバイル）を使用して地球儀をドラッグして回転させます。前にスクロールする（デスクトップ）かピンチアウトする（モバイル）とズームインします。後ろにスクロールする（デスクトップ）かピンチインする（モバイル）とズームアウトします。ホームページを読み込むと、アプリを初めてダウンロードしたとき、またはウェブサイトを使用したときに位置情報サービスを許可していれば、モデルは自動的に現在の位置を中心に配置されるはずです。この場所はマップ上に青い点として表示されます。ページ上で一定時間操作が行われないと、モデルは「プレゼンテーションモード」になり、世界中のさまざまなウェブカメラが表示されます。このモードは、マウスを動かしてマップを使用するとすぐに非アクティブになります。「プレゼンテーションモード」と「全画面モード」は、左側のパネルで手動で選択することもできます。
ウェブカメラ
マップには、オンラインウェブカメラがある都市も表示されます。デスクトップ版では、都市の上にカーソルを合わせるとウェブカメラが表示されます。モバイルデバイスでは、都市をクリックするとウェブカメラが表示されます。もう一度クリックすると閉じます。より多くの都市やウェブカメラを表示するにはズームインする必要がある場合があります。ウェブカメラは、オーロラの存在、タイプ、明るさ、振る舞いを確認するために非常に重要です。これらを磁力計からの理論的なオーロラ活動と一緒に使用することは、現在オーロラチェイサーが使用できる最高のフィールドツールです。
太陽、月、暗闇のゾーン
オーロラはわずかな日光で非常に簡単に見えなくなります。したがって、私たちのモデルは、地球上の観察者にとって太陽が地平線の下に沈む、または地平線の上に昇る日没/日の出の境界線がどこにあるかを表示します。私たちのモデルでは、この境界線は薄い灰色の領域（太陽に照らされている）と暗い灰色の帯の間の境界を示しています。この暗い灰色の帯は、日没後または日の出前の時間帯に対応し、空にオーロラがあってもそれを見るにはまだ明るすぎます。その帯にいる場合、太陽は地平線の下0度から7度の高度にあります。あなたは私たちが市民薄明（0〜6度）または航海薄明の始まり（7〜8度）と呼ぶ状態にいます。最も暗い領域は、オーロラを見るのに十分に暗いはずの地球の表面に対応します。このゾーンでは、太陽は地平線の下8度未満の高度にあります。これには、航海薄明の終わり（8〜12度）、天文薄明（12〜18度）、および完全な暗闇を伴う完全な夜間（18度未満）が含まれます。薄明（太陽が8度から18度の間）はさまざまな形でオーロラの観測に影響を与える可能性があることにご注意ください。強いオーロラ活動をもたらす大規模な太陽イベントの間、オーロラは薄明の中でも十分に観測できる可能性があります。しかし、オーロラが最もよく見えるのは、ほとんどの場合完全な夜間、または少なくとも天文薄明の間です。
地球の暗い領域には、濃い青で表示され、「月の出/月の入り線」で区切られた月明かりの領域も実装しました。月の照明率（％）はその線に沿って示されています。月明かりはオーロラの色を変えたり、見えなくしたりすることで、オーロラに大きな影響を与えることがあります。月がいつ、どのようにオーロラ体験に影響を与えるかを知ることは重要かもしれません。
地磁気緯度、緯度ゾーン、地磁気場
オーロラ活動は、地磁気極を中心とした大まかな動的なリングに集中しています。これはオーロラオーバルと呼ばれます。したがって、このリングは地球の地磁気緯度（MLAT）と強く関連しています。準双極子アプローチとBGSが提供するデータ（クレジットを参照）を使用して、地球の地磁気緯度の主要な線を統合しました。90°から70°のMLATの間の領域は一般に「極冠」または「非常に高い地磁気緯度」と呼ばれ、オーロラを見る確率は20〜60%です（ただし一般的にはより暗いです）。70°から約64°のMLATの間に挟まれた薄い帯は「オーロラ帯」または「高地磁気緯度」と呼ばれ、太陽周期を通じて任意の夜にオーロラを見る確率が驚異の80〜100%に達します。平均して、ここは地球上でオーロラを見るのに最適な場所です。約65〜60°のMLATの下には「サブオーロラ帯」または「地磁気中緯度」があり、太陽周期を通じて0〜約20%の確率で、オーロラを捉えることができる可能性があります。中緯度では、特にオーバルが広がる強い太陽風イベントの際には、一般に信じられているよりも頻繁にオーロラを見ることができます。これらのイベントは、太陽の活動周期の極大期の周辺でより頻繁に発生します。
確かなことが一つあります。オーロラ帯に近づけば近づくほど、オーロラを見るチャンスが増えます。
このモデルは完全な双極子アプローチに従っていないため、これらの地磁気緯度線は地球の周りに完全な円を描くわけではなく、地球の磁場のより現実的な姿を明らかにしていることにご注意ください。地磁気緯度線は太く薄い灰色の線で表されています。また、背景には細くて暗い線で地理緯度を表しました。この2つの座標系を重ね合わせることは、オーロラ追跡の観点から非常に興味深いです。なぜなら、地球上で2つの同一の地理的緯度が、同じ活動レベルでオーロラを見る確率が全く同じではない可能性があることを明らかにするからです。
オーロラ活動とダイナミズムスコア
強いオーロラの確率のスケールは低から高（0〜10/10）まであります。非常に低いから中程度の活動（0〜3/10）は、地磁気活動が全体的に静かな場合、またはサブストームの成長期にしばしば遭遇する、より暗いオーロラに対応します。この種のオーロラは、昼側のオーバル（昼側のオーロラ）、午後のオーバル（離散的な静かなアーク）、夕方初期のオーバル（離散的な静かなアーク）、夕方遅くと夜間のオーバル（サブストーム成長期のアークまたはサブストーム回復期の脈動オーロラ）でよく見られます。中程度の確率（3〜5/10）は、より激しい夕方のオーロラ、より激しいサブストーム成長期、サブストーム回復期などの状況をしばしば表します。高いおよび非常に高い強度（>5/10）は通常、最も活発なオーロラに対応し、一般にサブストーム拡大期または夜間のオーバルにおける他のタイプの爆発的なオーロラ活動の間、回復期の初め、または異常に活発な磁気圏下のオーバルに沿ったどこでも発生します。後者の状態は「地磁気嵐」と呼ばれ、その間にオーバルの多くの異なるセクターが強まる可能性があります。磁力計が急なH/xの傾きを記録する時、私たちのモデルは「ダイナミック」、「非常にダイナミック」、「極めてダイナミック」のエリアを表示します。これらのエリアはモデルのスコアとは独立しており、空でのオーロラ活動がどれほどダイナミックであるかを示すことがよくあります。これらのゾーンはサブストーム拡大中にモデルの色が変わる前に現れることがあり、オーロラがより活発になっているという早期警戒サインとして使用できる場合があります。
位置情報
地球儀上の任意のポイントをクリックすると、その場所に関する多くの有用な情報が表示されます。例えば、モデルスコアと強いオーロラの確率、地理的および磁気的緯度（MLAT）、磁気ゾーン、磁気地方時（MLT）、地方時、日の出、日の入り、月の出などのほとんどの時間が表示されます。クリックされた場所に最も近い磁力計ステーションは、破線と十字（距離と信頼度レベル付き）として表示され、クリックされたポイントに最も近いウェブカメラは、点で終わる実線として表示されるはずです。
タイムバーとタイムスケール
ユーザーはタイムスライダーを利用して、過去2時間または24時間の任意の時間におけるオーロラ活動の状態と場所を明らかにすることができます。「2時間」ボックスをクリックすると「24時間」モードに変わります。また、スライダーの左側にある「再生」を押すことで、タイムラプス動画として再生することもできます。1分間に取得するデータポイントが200以上あるため、スライダーを使用するとオーロラデータの表示に少し遅れが生じる場合があります。再生する前にデータの取得に少し時間を置いてください。注：「再生」オプションはデータ量が多いため、国とオーロラ活動の境界を大まかに表示するだけです。スライダーの右側にある「最新」をクリックすると、ナウキャストに戻ることができます。
私たちのモデルは予報ではありません。一目で現在のオーロラ活動がどこにあるかを見つけてモデルを使用することはできますが、数分（または数十分）にわたって綿密に監視することをお勧めします。磁力計データは非常に急な変化やエラーを示す可能性があるため、私たちのモデルは時にオーロラ活動を過小評価または過大評価し、ギャップ、不一致、または突然の劇的な変化を引き起こす可能性があります。これらはほぼ常に数分の間に自然に消去されるため、単発的ではなく定期的にマップを監視する必要があります。タイムバーを使用すると、過去数時間にわたってオーロラオーバルがどのように進化するかを調査するのがはるかに簡単になり、次に何が起こる可能性が高いかをよりよく予測できるようになります。
norlysユーザーが以下の免責事項を認識することは極めて重要です。
[1] これは市民科学の取り組みです。現在のモデルは単に実験的なものです。つまり、理論とデータを科学文献や科学的観測に基づいているものの、モデル自体は査読を受けておらず、いかなる科学的/政府機関とも関連していません。ユーザーの自己責任で使用してください。
[2] 非常に優れていますが、100%正確ではありません。オーロラジェットのような強い電離層電流とそれらが作り出す磁場の変動は、オーロラ活動としばしば関連しています。しかし、電離層電流データと実際のオーロラ活動の間にはまだギャップがあります。電流によって生成される場の変動が激しい場合、モデルはより正確になりますが、静かな時間帯はバイアスをもたらす可能性があります。したがって、私たちのモデルはオーロラオーバルとその活動の徹底的な推定値を提示するようにテストされていますが、時々オーロラ活動の強度と場所に不正確さや不一致が生じる可能性があります。
[3] 「オーバルの外」のオーロラ：前の点に続いて、オーバルから遠く離れたいくつかのオーロラ確率の「塊」を経験するかもしれません。私たちはエラーを制限するコードを実装していますが、生の磁力計データは世界中のさまざまな機関によって提供されており、使用される計器にしばしば大きな違いがあることにご注意ください。したがって、高度なベースライン計算に従ってすべてのデータを再調整していますが、時折データのエラーや不一致があり、場違いに見えるオーロラ確率のゾーンが表示されることがあります。それらは「塊のような」外観と、オーロラオーバルから離れた場所にあることで簡単に識別できます。これらは多くの場合、数分の間にすぐに消えます。
[4] 遅延：モデルは磁力計データを取得することによって1分ごとに更新されます。後者は、リアルタイムの局所的な磁気活動と比較して、すでに一種の遅延を提示しています。現場では、ほとんどのオーロラ活動は数十分、あるいは数時間かけてゆっくりと進化します。これにより、マグネトグラムの使用がかなり簡単かつタイムリーになります。しかし、数秒または数分しか続かないオーロラの増光を定期的に経験するかもしれません。これらの急速な激化は磁力計アレイに遅れて現れる傾向があり、その結果、モデルで読み取られる前に終了する可能性があります。しかし、これには3つの希望の光があります。A) これらの増光の多くはまだゆっくりと発達するため、私たちのモデルが追いつき、オーロラの明るさの増加を時間内に示すことができます。B) これらの増光が頻繁に発生する夜側のオーバルについて定期的に私たちのモデルとタイムバーを追跡することで、ユーザーは、赤道に向かってゆっくりと移動する薄く暗いオーバルを特徴とする蓄積プロセス（成長相）を特定することにより、増光を捉えるのに最適な位置に立つことができます。ここで、モデルと一緒にウェブカメラを使用することが重要になります。C) 私たちのモデルは、モデルがオーロラの強度の変化を記録する前に、時折「ダイナミックな」エリアを示すことがあります。これにより、ショーを見逃さないようにより迅速に準備を整えることができます。
[5] 私たちのモデル計算領域内の空間的補間：一部の国や陸地が単に磁力計データでカバーされていないため、またはそのような領域の磁力計データにアクセスできなかったために、オーバルの表現が空間的に矛盾する場合があります。したがって、そのようなゾーンではより強力な補間を実装する必要があり、より多くの空間的な不正確さにつながりました。たとえば、低緯度には磁力計がはるかに少ないため、極端な地磁気嵐の間にオーバルが実際に赤道方向に拡大すると、オーバルの表現ははるかに不確実になります。そのような場合、私たちのアプリの他の機能が中緯度での非常に激しい地磁気状態を通知するため、それほど問題にはならないはずです。場所をクリックすると、最も近い磁力計ステーションまでの距離に応じた信頼度レベルを明らかにすることができます。
[6] 私たちのモデル計算領域外の強力な空間的補間：新しいアップデートで、オーバルがより完全に表示されるように、磁力計が豊富なゾーンと磁力計が乏しいゾーンの間を強力に外挿するアルゴリズムを実装しました。これは特に、計算領域外のゾーン、つまり主にロシアに当てはまります。これらのゾーンでは、補間された値は、時間、場所、強度の点で正確性がはるかに低いことにご注意ください。
[7] 南半球のオーバル：北のオーロラオーバルとその南の対応するものが鏡映しになっていることは古くから実証されています。この性質をオーロラオーバル共役性と呼びます。素人の言葉で言えば、これはオーロラボレアリス（北極光）とオーロラオーストラリス（南極光）が理論的には同じ時間に同じ場所で同じ活動を生み出すはずであることを意味します。初期のユーザーの多くが南半球のオーバルへのアクセスを希望していましたが、南半球のオーバルを正確に描くための定期的な磁力計ステーションが不足しているにもかかわらず、このまさにこの性質のおかげでそれが可能になりました。私たちのモデルによって計算された北半球のオーバルの鏡像を、南地磁気極を中心とした南半球に貼り付けて合わせました。南半球のユーザーは、自分の場所に応じてオーバルを推定できるようになりました。ただし、注意点があります。オーバル共役性にもかかわらず、最近の多くの研究では、2つのオーバル間に生じる違いも指摘されており、その中には、太陽風の特性、IMFの磁気構成（By、Bx）、磁気圏の特性、さらには日光（電離層の導電率）に由来すると考えられているものもあります！したがって、南半球のユーザーには、この南半球オーバルの表現を話半分に受け取ることをお勧めします。オーバル全体、その全体的な強度、緯度を追跡し、経度の精度にはあまり注意を払わないことをお勧めします。この簡単なルールに従えば、エラーの数を制限できるはずです。将来的にこのモデルをより正確にするために、磁力計とウェブカメラのデータをこのモデルに実装する作業を現在も進めています。
[8] データの不足：私たちのモデルでオーロラ活動が非常に弱い、またはまったくないのを見て驚いたりイライラしたりするユーザーが時々います。しかし、それがオーロラの仕組みです！ほとんどの場合、オーロラオーバルは静かであり、持続的で強力かつ負のIMF Bzを特徴とする長期の地磁気嵐の間を除いて、散発的な機会にのみ強化されます。私たちのモデルは、太陽風や磁気圏の体制に関係なく常に何らかの「緑色」を示すOVATIONモデルのような予報ではありません。私たちのモデルは現実のオーロラ活動のナウキャストであるため、弱く見えたり、ほとんど空っぽに見えたりするのは完全に正常です。たとえば、持続的に正のIMF Bzを伴うバックグラウンドの太陽風は、しばしば非常に弱く閉じたオーバルを生成します。オーバルがいかなる形のオーロラも全く含まないことはほぼ不可能ですが、オーバルに沿ったオーロラ活動が非常に弱いか、ほとんど存在しないことは何度もあります。このような事例は、太陽風が全体的に静かな状態、および/または夕方のオーバル、および/または極冠内、および/または弱いサブストームの成長期によく発生します。そのような状況では、モデル上では視覚的に多くは表示されませんが、より弱い形でのオーロラがオーバル内で発生する可能性があります。だからこそ、私たちの強度スケールは強いオーロラ活動に基づいています。モデル上で何も見えないときは、A) マップ上をクリックして視覚的に検出するのが難しい非常に弱い値（通常は0〜1の値で、非常に弱い緑色を示します）を検出し、B) 数分間モデルを継続的に監視してオーバルの再出現を見つけ、C) モデルがそれを示さない場合、定期的にウェブカメラをチェックしてオーバルの進化を確認することが重要です。磁力計の活動が再び強くなるとすぐに、オーバルが再び現れるはずです。磁力計を使用することには利点がありますが、欠点もあり、これはそのうちの1つです。私たちは磁力計が記録しているものを解釈しているだけであり、それ以外の何物でもありません！
