norlysモデルは、世界各地の磁力計データをもとに、北半球（北極光）と、それを応用した南半球（南極光）における、ほぼリアルタイムのオーロラ活動の見込みを動的な地図で表示することを目指した実験的なモデルです。これほど広い範囲のほぼリアルタイムの磁力計データを使った一般公開のオーロラマップは、これが初めてです。ほぼリアルタイムの活動に加えて、過去2時間と24時間の活動の記録も確認できます。このモデルはOVATIONのような予報ではなく、地球上のオーロラ活動をリアルタイムで推定するナウキャストです。
norlysモデルは世界各地の磁力計データから算出され、まずバックエンドで電離圏電流マップに変換されます。このマップは裏側で動作し、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、北米をカバーする領域（「モデル計算領域」）の上空で、電離圏等価電流の強さと向きを計算しています。電離圏電流のベクトルは、TGO、UAF、USGC、Carisma、BGS、IRF、FMI、DTUが提供する磁力計観測点のデータから求めています（後述のクレジットを参照）。電流は、それにともなう磁場の変動（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って、リアルタイムのオーロラオーバルの位置を特定し、オーロラエレクトロジェット電流の流れる向きと強さを求めることができます。
オーロラエレクトロジェット（AE）電流は、オーロラオーバルと密接に関係していることが広く示されています。エレクトロジェットはオーバルの近くや内側にあることが多いため、エレクトロジェットの位置をオーバルの位置とみなすことができるのです。こうした科学的な前提にもとづき、norlysモデルはオーロラオーバルの位置と強さを比較的正確に求めるための土台となっています。
norlysモデルは、オーロラ活動の位置と強さについて、比較的精度の高い「ナウキャスト」を提供します。さらに、時間をさかのぼって、過去2時間と過去24時間の活動の変化を確認することもできます。
このモデルに入力されるのは、世界に不均一に分布した磁力計のデータで、観測点のない広い空白域があります。そこで、観測点の少ない地域にもデータを外挿して空白を埋め、オーロラオーバル全体を描く強力なアルゴリズムを導入しました。見た目はよくなりますが、特にロシアや海洋上では偏り（バイアス）の原因にもなるため、この点を理解したうえでご利用ください（免責事項を参照）。また、南半球では磁力計の観測点が不足しているため、実用に足る南半球のオーロラオーバルを完全に再現することはできませんでした。それでも、南北のオーロラオーバルには共役性があるため、北半球のオーバルを鏡に映した形で南半球のオーバルも表示しています。これにも注意点があり、下の免責事項で詳しく説明しています。
注：このモデルは強いオーロラを重視しており、ごく弱いオーロラは捉えにくくなっています。そのため、表示されるのは「強いオーロラの発生確率」です。オーバルに沿った場所や極冠の内側では弱いオーロラが現れることもありますが、磁力計、ひいてはこのモデルにはその変化が表れません（下の免責事項を参照）。
電離圏電流のデータを計算することで、緯度・経度・強さがほぼリアルタイムで変化する、自然でリアルなオーロラオーバルの推定マップを出力できます。オーバルがどこにあり、オーバルのどこで活動が最も強いかをすばやく把握できるため、オーロラハンティングにとても役立ちます。地図上でオーバルの変化を継続的に追っていると、特にその効果を実感できるでしょう。過去2時間や24時間のオーロラ活動をさかのぼれるので、自分がオーバルからどれくらい離れているか、いまオーバルのどの部分の下にいるのかを簡単に確認でき、オーロラ活動の変化を理解して、近くでどんな活動が起こりそうかを予想することもできます。
なお、このモデルは、オーバルに沿ったさまざまなオーロラの振る舞いをすべて正確に判別できるわけではありません。磁力計のデータはあくまでオーロラ活動の間接的な指標（プロキシ）であり、両者の間にはずれがあります。とはいえ、活動の相対的な強さと位置から、主なオーロラの振る舞いを予想するのには大いに役立ちます。
たとえば、磁気的な夕方の早い時間帯のオーロラは静かなアーク（弧状のオーロラ）であることが多いため、オーロラオーバルのこの部分の下にある地域では、モデル上でも平均して細く暗い活動しか表示されません。一方、磁気的な真夜中に近づくと、地球の夜側ではより爆発的なオーロラが現れます。その多くはサブストームで、暗いまま力をためる段階（成長相）、明るく一気に解放される段階（拡大相またはオンセット）、そして広がって拡散する段階（回復相）をたどります。このモデルでは、オーバルの強さと位置が急に変化することで、こうした見事なサブストームの発達がリアルタイムで表れます。成長相では、夜側で弱いオーロラが数分から数時間かけてゆっくりと赤道側へ移動し、昼側のオーバルには「ダイナミック」な活動が表示されることがよくあります。拡大相では通常、地球の夜側でオーロラ活動が突然強く明るくなり、赤道側のオーバルからずっと極側へと広がっていきます。色が明るくなるだけでなく、磁力計の変化がどれほど急激かを反映して、これらの拡大領域に「ダイナミック」「非常にダイナミック」「極めてダイナミック」と表示されることもよくあります。これは、空でオーロラがどれほど激しく舞っているかのよい目安になります。回復相では一般に、強さは中程度ですが、緯度方向にずっと広いオーバルが表示されます。
このモデルは、使いやすさ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地球儀に組み込まれています。マウス（パソコン）や指（スマートフォン）でドラッグすると地球儀を回転できます。前方へのスクロール（パソコン）やピンチアウト（スマートフォン）でズームイン、後方へのスクロールやピンチインでズームアウトします。アプリやウェブサイトを初めて使ったときに位置情報の利用を許可していれば、ホームページを開くとモデルが自動的に現在地を中心に表示されます。現在地は地図上に青い点で表示されます。ページをしばらく操作しないでいると、モデルは「プレゼンテーションモード」に切り替わり、世界各地のライブカメラが表示されます。マウスを動かして地図を操作するとすぐに解除されます。「プレゼンテーションモード」と「全画面表示」は、左側のパネルから手動で選ぶこともできます。
ライブカメラ
地図には、オンラインのライブカメラがある都市も表示されます。パソコンでは都市にカーソルを合わせると、スマートフォンでは都市をタップすると、ライブカメラの映像が表示されます。もう一度タップすると閉じます。ズームインすると、さらに多くの都市とライブカメラが表示されることがあります。ライブカメラは、オーロラが出ているかどうか、その種類、明るさ、動きを確かめるうえでとても重要です。磁力計から推定した理論上のオーロラ活動とライブカメラを組み合わせることが、現在オーロラチェイサーにとって最良の現地ツールです。
太陽、月、暗さの区分
オーロラは、わずかな太陽光でもすぐにかき消されてしまいます。そのため、このモデルでは、地上の観測者にとって太陽が地平線に沈む・昇る境目となる明暗境界線を表示しています。この境界線は、明るい灰色の領域（日が当たっている側）と、それより暗い灰色の帯との境目にあたります。この暗い灰色の帯は、日の入り後や日の出前で、空にオーロラが出ていても見るにはまだ明るすぎる時間帯を表しています。この帯の中にいるとき、太陽は地平線下0〜7度にあります。いわゆる市民薄明（0〜6度）か、航海薄明の始まり（7〜8度）の状態です。最も暗い領域は、オーロラを見るのに十分な暗さがある地域を表しています。ここでは太陽が地平線下8度より深く沈んでおり、航海薄明の終わり（8〜12度）、天文薄明（12〜18度）、そして完全に暗い夜（18度より深い）が含まれます。なお、薄明（太陽が地平線下8〜18度）の間は、オーロラの見え方にさまざまな影響があります。大規模な太陽活動で強いオーロラが出ているときは、薄明の中でも十分に見えることがあります。しかし、オーロラが最もよく見えるのは、多くの場合、完全な夜間か、少なくとも天文薄明の時間帯です。
地球の暗い領域には、月明かりのある領域も表示しています。濃い青色で表され、「月の出・月の入り線」で区切られています。この線に沿って月の輝面比（%）が表示されます。月明かりはオーロラの色を変えたり、かき消したりして、見え方に大きく影響することがあります。月がいつ、どのようにオーロラ観測に影響するかを知っておくとよいでしょう。
地磁気緯度・緯度帯・地球磁場
オーロラ活動は、地磁気極を中心とするおおよそ輪の形をした、刻々と変化する領域に集中しています。これをオーロラオーバルと呼びます。そのため、この輪は地磁気緯度（MLAT）と強く結びついています。準双極子モデルとBGSのデータ（クレジットを参照）を用いて、主な地磁気緯度線を表示しています。磁気緯度90°〜70°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、オーロラが見られる確率は20〜60%です（ただし、たいていは淡いオーロラです）。磁気緯度70°〜約64°の細い帯は「オーロラ帯」または「高地磁気緯度」と呼ばれ、太陽活動周期を通じて、どの晩でも80〜100%という驚くほど高い確率でオーロラが見られます。平均すると、地球上でオーロラを見るのに最適な場所です。磁気緯度約65〜60°より低い地域は「サブオーロラ帯」または「地磁気中緯度」と呼ばれ、太陽活動周期を通じて0〜約20%の確率ですが、それでもオーロラを見られる可能性があります。中緯度では、一般に思われているよりも頻繁にオーロラが見られます。特に、強い太陽風によってオーバルが広がったときです。こうした現象は、太陽活動周期の極大期の前後に多く起こります。
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。
なお、このモデルは完全な双極子を前提としていないため、地磁気緯度線は地球を囲むきれいな円にはならず、地球の磁場をより現実に近い形で表しています。地磁気緯度線は太い明るい灰色の線で、背景の地理緯度はより細く暗い線で表しています。この2つの座標系を重ねると、オーロラハンティングの観点からとても興味深いことがわかります。同じ地理緯度にある2つの場所でも、同じ活動レベルのときにオーロラを見られる確率がまったく異なる場合があるのです。
オーロラ活動スコアとダイナミズムスコア
強いオーロラの発生確率は、低い（0）から高い（10/10）までの尺度で表されます。非常に低い〜中程度の活動（0〜3/10）は淡いオーロラにあたり、地磁気活動が全体に静かなときや、サブストームの成長相でよく見られます。このタイプのオーロラは、昼側のオーバル（昼間のオーロラ）、午後のオーバル（静かな離散アーク）、夕方早くのオーバル（静かな離散アーク）、夜遅くから夜間のオーバル（サブストーム成長相のアークや回復相の脈動オーロラ）でよく見られます。中程度の確率（3〜5/10）は、より強い夕方のオーロラや、より強いサブストームの成長相・回復相などの状況を表すことが多いです。高い〜非常に高い確率（5/10超）は通常、最も活発なオーロラにあたり、一般にサブストームの拡大相や夜側のオーバルでのその他の爆発的なオーロラ活動のとき、回復相の初め、あるいは磁気圏が異常に活発なときにオーバルのどこででも起こります。この最後の状態は「磁気嵐」と呼ばれ、オーバルの多くの部分で活動が強まることがあります。磁力計がH/x成分の急な変化を記録すると、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」の領域を表示します。これらの領域はモデルのスコアとは独立していて、空のオーロラ活動がどれほど激しく動いているかを示すことが多いものです。サブストームの拡大相では、モデルの色が変わる前にこれらの領域が現れることがあり、オーロラが活発になりつつあることを知らせる早期警戒のサインとして使えることもあります。
位置情報
地球儀上の任意の地点をクリックすると、その場所に関するさまざまな情報が表示されます。たとえば、モデルのスコアと強いオーロラの発生確率、地理緯度と磁気緯度（MLAT）、磁気的な区分、磁気地方時（MLT）、現地時刻、日の出・日の入り・月の出・月の入りなどの時刻です。クリックした地点に最も近い磁力計の観測点は破線と十字（距離と信頼度つき）で、最も近いライブカメラは先端に点のついた実線で表示されます。
タイムバーとタイムスケール
タイムスライダーを使うと、過去2時間または24時間の任意の時点におけるオーロラ活動の状態と位置を確認できます。「2時間」のボックスをクリックすると「24時間」モードに切り替わります。スライダー左側の「再生」を押すと、タイムラプス動画のように再生することもできます。1分ごとに200以上のデータ点を取得するため、スライダーを使うとオーロラデータの表示に少し時間がかかることがあります。再生する前に、データの読み込みを少しお待ちください。注：「再生」中はデータ量が多いため、国境やオーロラ活動の境界は粗く表示されます。スライダー右側の「最新」をクリックすると、現在のナウキャストに戻ります。
このモデルは予報ではありません。現在のオーロラ活動の位置をひと目で確認するのにも使えますが、数分（あるいは数十分）かけてじっくり見守ることをおすすめします。磁力計のデータには非常に急な変化や誤りが含まれることがあるため、モデルがオーロラ活動を過小評価・過大評価し、途切れや食い違い、急激な変化が生じることがあります。こうした乱れはほとんどの場合、数分のうちに自然に消えるので、地図は一度だけでなく継続的に確認することが大切です。タイムバーを使えば、過去数時間のオーロラオーバルの変化を簡単に確認でき、次に何が起こりそうかを予想しやすくなります。
norlysをご利用の際は、以下の免責事項を必ずご確認ください。
[1] これは市民科学の取り組みであり、現在のモデルはあくまで実験的なものです。理論やデータは科学文献や科学的観測にもとづいていますが、モデル自体は査読を受けておらず、いかなる研究機関・政府機関とも関係がありません。ご利用はユーザーご自身の判断でお願いします。
[2] 精度は高いものの、100%正確ではありません：オーロラエレクトロジェットのような強い電離圏電流と、それが生み出す磁場の変動は、オーロラ活動と結びついていることが多いものです。しかし、電離圏電流のデータと実際のオーロラ活動の間には、依然としてずれがあります。電流による磁場の変動が大きいときはモデルの精度が上がりますが、静穏なときには偏りが生じることがあります。そのため、モデルはオーロラオーバルとその活動を詳しく推定できるよう検証されていますが、オーロラ活動の強さや位置に不正確さや食い違いが生じることもあります。
[3] 「オーバルの外」のオーロラ：前項に関連して、オーバルから遠く離れた場所に、オーロラの発生確率の「かたまり」が表示されることがあります。誤りを抑えるコードを導入していますが、磁力計の生データは世界各地のさまざまな機関から提供されており、使われている観測機器にも大きな違いがあることが少なくありません。そのため、高度なベースライン計算によってすべてのデータを再較正していても、ときどきデータの誤りや食い違いが生じ、不自然な場所にオーロラの発生確率が表示されることがあります。こうした領域は、「かたまり」のような見た目と、オーロラオーバルから離れた位置からすぐに見分けられます。多くの場合、数分のうちに消えます。
[4] 遅延：モデルは磁力計データを取得して1分ごとに更新されます。磁力計データ自体も、現地のリアルタイムの磁気活動と比べるとすでにある程度遅れています。実際には、ほとんどのオーロラ活動は数十分から数時間かけてゆっくりと変化するため、マグネトグラムはかなり使いやすく、タイミングも十分に合います。ただし、数秒から数分しか続かないオーロラの増光に出会うこともよくあります。こうした急な強まりは磁力計網に遅れて現れやすく、モデルに反映される前に終わってしまうことがあります。とはいえ、これには3つの救いがあります。A) こうした増光の多くはそれでもゆっくり発達するため、モデルが追いついて、明るさの増加を間に合うように示せます。B) 増光がよく起こる夜側のオーバルについて、モデルとタイムバーを定期的に確認していれば、細く暗いオーバルがゆっくりと赤道側へ移動する、力をためる段階（成長相）を見つけることで、増光を捉えやすい状態で待ち構えることができます。ここで、モデルと合わせてライブカメラを使うことが重要になります。C) モデルは、オーロラの強さの変化を記録する前に「ダイナミック」な領域を表示することがあります。これを手がかりに早めに準備すれば、見逃しを防げます。
[5] モデル計算領域内の空間補間：磁力計のデータがない国や地域があったり、そうした地域の磁力計データを入手できなかったりするため、オーバルの表示が空間的に不自然になることがあります。そのため、そうした地域ではより強い補間を行う必要があり、位置の精度が下がります。たとえば低緯度には磁力計がずっと少ないため、極端な磁気嵐でオーバルが大きく赤道側へ広がったときには、オーバルの表示の不確かさが大きくなります。ただしその場合は、アプリのほかの機能が中緯度での非常に激しい地磁気活動をお知らせするので、それほど問題にはならないはずです。地点をクリックすると、最も近い磁力計の観測点までの距離にもとづく信頼度を確認できます。
[6] モデル計算領域外での強い空間補間：最近のアップデートで、磁力計の多い地域と少ない地域の間を強く外挿するアルゴリズムを導入し、オーバルがより途切れなく表示されるようにしました。これは特に、計算領域の外、つまり主にロシアで顕著です。こうした地域の補間値は、時間・位置・強さのいずれについても精度がかなり低いことにご注意ください。
[7] 南半球のオーバル：北半球のオーロラオーバルと南半球のオーバルが鏡に映したような関係にあることは、古くから知られています。この性質をオーロラオーバルの共役性と呼びます。簡単に言えば、北極光と南極光は、理論上は同じ時刻に同じような場所で同じような活動を見せるということです。初期のユーザーの多くから南半球のオーバルも見たいという要望がありましたが、南半球のオーバルを正確に描くための磁力計の観測点は十分にありません。それでも、この性質のおかげで南半球のオーバルを表示できるようになりました。モデルで計算した北半球のオーバルを鏡に映した形で、南地磁気極を中心に南半球に重ねています。これにより、南半球のユーザーも自分の場所でのオーバルの目安を得られます。ただし注意が必要です。共役性があるとはいえ、最近の多くの研究では2つのオーバルの違いも指摘されており、その原因は太陽風の性質、IMFの磁場の向き（By、Bx）、磁気圏の性質、さらには太陽光（電離圏の電気伝導度）にまで及ぶと考えられています！そのため、南半球のユーザーの方は、この南半球のオーバル表示をあくまで参考程度にとどめてください。オーバル全体の形や全体的な強さ、緯度に注目し、経度方向の正確さにはあまりこだわらないことをおすすめします。この簡単なルールを守れば、誤りをかなり減らせるはずです。将来的にこのモデルをより正確にするため、磁力計とライブカメラのデータを取り入れる作業を現在も進めています。
[8] データ不足：モデル上でオーロラ活動がとても弱かったり、まったく表示されなかったりして、驚いたりがっかりしたりする方もいます。しかし、それがオーロラというものなのです！IMF Bzが強く南向き（負）の状態が長く続く、長時間の磁気嵐のとき以外は、オーロラオーバルはたいてい静かで、活発になるのはときどきです。このモデルは、太陽風や磁気圏の状態にかかわらず常に何らかの「緑色」を表示するOVATIONモデルのような予報ではありません。実際のオーロラ活動のナウキャストなので、表示が弱かったり、ほとんど何もなかったりしても、まったく正常です。たとえば、IMF Bzが北向き（正）の状態が続く平常の太陽風では、オーバルが極めて弱く、小さく縮むことがよくあります。オーバルにオーロラがまったくないということはまずありませんが、オーバルに沿ったオーロラ活動がとても弱い、あるいはほとんどない時間は何度もあります。こうした状態は、太陽風が全体に静かなとき、夕方のオーバル、極冠内、弱いサブストームの成長相などでよく起こります。こうした場面でも、オーバルでは弱いオーロラが出ていることがありますが、モデルの見た目にはほとんど表れません。そのため、強さの尺度は強いオーロラ活動を基準にしています。モデルに何も表示されないときは、A) 地図のあちこちをクリックして、目では見分けにくいごく弱い値（通常は0〜1で、ごく薄い緑色で表示されます）を探す、B) 数分間モデルを見続けて、オーバルが再び現れるのを確認する、C) モデルに表れないときは、ライブカメラを定期的に確認してオーバルの変化を確かめる、ということが大切です。磁力計の活動が再び強まれば、オーバルはすぐにまた現れます。磁力計を使うことには長所もあれば短所もあり、これはその短所のひとつです。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なのです！
