電磁波音

地球から見て毎秒数十 km という高速で太陽系を飛びかう小さな粒子が上層の地球大気に飛び込むと、大気分子と激しく衝突し、粒子・大気分子の電子の軌道を外側へずらしたり（励起）、さらには電子を引きはがしたり（電離）してプラズマの柱を作る。 励起された電子が元に戻るときに光としてエネルギーを放出して輝いた結果、われわれはそれを流星だと認識する。 こうした上層大気の現象である流星は観察者から数十 km 以上離れているのが普通である。 流星は流れるとともに衝撃波を作り出すが、巨大な火球の衝撃波によるソニック・ブームが音速で地上まで届くのはそれが光ってから何分も後のこととなる。 大砲か雷鳴のように響くこうしたソニック・ブームは巨大な火球で実際しばしば観察されている[1]。 一方、流星と同時に響く音が実在のものなら音波とは別の物理的機構によらねばならない。 しかしそうした機構が不明であったばかりでなく、音自体が体験例が少なく、体験内容も様々で一部の人だけに聞こえるなど一貫性を欠いていたため、学術的には花火などとの類推による心理的な錯誤や他の音との混同による思い違いとして説明されるか、単に無視されることが多かった。

しかし、この現象への関心を失わなかった研究者によって集められた記録や証言は数百にのぼった。 その表現は多種多彩で、例えば次のようなものであった[2][3][4][5]。

• 「歯ぎしり」のような音（1706年12月1日、トボリスク）
• 驚いた鳥が飛び立つ羽音に似たざわめき（1908年6月30日、カンスク、ツングースカ大爆発のとき）
• （背後で）花火を打ち上げるときの音に似た「トシュシュシュイョフ！」という音（1925年8月20日、流星研究者のアスタポーヴィッチ）
• （家の中に居る時）飛行機が急旋回するような音（1933年8月8日、ネブラスカ隕石のとき）
• 電線がショートしたか、または、マグネシウムのフラッシュを焼いたかのような激しい爆発音（1937年夏、アシガバート）
• 濡れた路面を走る車のタイヤがたてる音だと思い込ませたようなシューというノイズ（1969年9月28日、ビクトリア州郊外、マーチソン隕石のとき）
• 高速で走る急行列車かバスのようなノイズがした後、電気的なはじけるような音（1978年4月7日、シドニー）
• パンクかクラッカーのような破裂音（しかし、このとき隣にいた人は何も聞いていない）（1978年4月7日、ニューカッスル）
• 荷物を満載したトレーラーをひいて農場にやってくるトラクターのような音（1989年、ニューサウスウェールズ州郊外）
• 電気かみそりの 1/3 ぐらいの大きさの音で、たき木が燃えるようなパチパチとシューという音（1990年、モスクワの北東 300 km）

この現象に関心を寄せてきた天文学者のひとりであるヴィターリー・ブロンシュテン (Виталий А. Бронштэн, Vitalii A. Bronshten) によれば、実際、こうした報告の中には「火球の目撃に先行するばかりではなく、目撃者が天空を飛行する物体に注意を向ける元にさえなっている」もの存在してもおり、心理的錯誤や思い違いなど主観に原因を帰した解釈では説明できないことが明らかだとする[3]。

無視できない報告は多いにもかかわらず、その理論的説明にもまた多数の困難が存在している。 何より、いかに報告が多数であろうとも、こうした現象はまれな上に気まぐれなため科学的に統制された環境での再現性が確保されにくい。 推計では電磁波音は毎日観測して一生に一度体験する程度の頻度だとされる[6][7]。 また、実在するなら電磁的現象が伝播を担っていると考えられるが、流星から光以外に強い電磁波が出るということは観測されておらず、そうした理論も存在していなかった。 その上、電磁場やその乱れが自然環境の中で音を生み出すという顕著な例は、強い静電場中の放電にともなうコロナ音ぐらいしか知られていなかった[8]。

流星の音を物理的に根拠づけるにはこうした困難をすべて解決する必要があったが、いくつかの手がかりも存在していた。 低い周波数の電波は、まだ流星が出していないと確認されていなかった。 また、核実験では、爆発と地磁気との相互作用によって放出される低い周波数の強力で瞬間的な電磁波（電磁パルス）が実験に参加した兵士に音の感覚を生じさせたという報告があった。 一方、太陽黒点に関しては、磁力線がねじれて密集することでエネルギーを溜めこむという理論があった[9]。

天文学者コリン・ケイは、1978年にオーストラリアのシドニーを含むニューサウスウェールズ州で目撃された非常に大きな火球にともなう音の体験例を調査したことをきっかけに、上のような事実を組み合わせて、1980年に伝達するのが音波の可聴域の周波数に対応するような低い周波数の電磁波だとして説明できるとした磁気スパゲッティ (magnetic spaghetti) と形容した理論を提示した[10][11]。

ケイのアイデアを精緻化したブロンシュテンの磁気流体力学的解析によればプラズマの電気伝導率が十分に大きなとき、地磁気の磁力線はプラズマの流体に「凍り付き」、乱流がスパゲッティのようにそれを巻き込んでいく。 それによって磁場が強くなるが、一瞬の後、この状態が崩壊するときに数 kHz 台の電波が発生するのだとする。 解析によると、このようなことが起こるためには火球の大きさに関する閾値が存在し、電気伝導率がある値より大きくなるような大火球でなければならない。 強い磁場は数 ms 持続し、崩壊するときにそのエネルギーのうち 1/1000 だけが電波に変わる。 高速な流星の粒子が持っていた運動エネルギーはもともと非常に大きいため、解析では、こうした小さな割合のエネルギーのさらに 1/1000 でも音波に変換されるなら「サラサラ或いはヒューヒューというような音を聞くのには十分」であるとされた[3]。 火球の明るさの下限は −12 等級で、これはほぼ満月の明るさに匹敵する[12]。

火球の電磁波音は2種に大別されると考えられ、そのひとつは連続して聞かれるノイズ状の音であり、もうひとつは一瞬だけはじけるような音である。 ケイとブロンシュテンの理論とは別に、1999年にマーティン・ビーチ (Martin Beech) らが、はじけるような瞬間的な音に対して、強い電場のパルスが原因であるとする理論を提出した。 この理論では、プラズマ中を伝わる衝撃波は電子を強く拡散させ一瞬だけ強い電場を生み出すとする。 音を発生させるのために必要な火球の大きさは磁気スパゲッティ理論による場合よりも小さくおよそ −7 等でよいとされる[13]。

こうした理論にしたがって電磁波が火球から発生しているとしても、ヒトは目で可視光を感じる以外、通常電磁波を直接感じることはできない。 フレイ効果や経頭蓋磁気刺激のように、マイクロ波や強い磁場変化が直接内耳や脳に作用して聴覚を生ずる場合もあるが、考えられている大きさの低い周波数の電磁波でそれを裏付けるような理論や実験はない[14]。 ケイらは可聴域の電磁波が音に変換されることがあるか無音室に座らせた被験者で実験を行った。 その結果、4 kHz で変動するピーク間 160 V/m の電場で一部の被験者に音が聞こえることを確認した。 音を知覚した閾値が低い人の特徴から、ケイは髪の毛やメガネなど身の回りのものがトランスデューサーとなっていると結論した[14]。

理論を検証するため、火球にともなって超長波 (VLF) の電波が実際に放射される例があるのかが調査されたが、大きな火球自体まれな現象である上に電波の放射もまれだと思われるため、当初その例は多くなかった。 最初の例は1981年に日本の渡邉堯らによって確認され日本語の無線雑誌で報告された[15][16]。 ペルセウス座流星群の −6 等の火球にともなっていたこの電波は 1/5 秒以下の短いパルス状のものであった。 またビーチらが1993年にのべ80時間流星群を観測した中では −10 等級の非常に明るかった火球1例だけで確認された[13][17]。 その後、しし座流星群の観測などで多くの超長波の検出が報告されている[18][19][20]。

一方、1998年にはクロアチアのヴィンコヴィッチ (Dejan Vinković) らのグループが、しし座流星群に合わせて電磁波の記録と電磁波音そのものの録音をモンゴルで試みた。 結果、−6.5 等と −12 等の2つの火球で音を聞き、初めてその録音に成功した。 音はいずれも「パン」という破裂的なものであり、250 Hz 以下の低い周波数を持っていた。 しかし同時に行われた 500 Hz 以上の電磁波の測定との相関はみられなかった[21][22]。 ヴィンコヴィッチらはまた、電磁波音の問題を主題として初めて組織的に行った百件に近い調査結果を2002年に発表した[23]。 それによると、音が現れるのはおよそ −2 等級の明るさの流星でもよく、これは理論が予測していたものよりずっと低い光度である。 さらに別の研究では、電磁波音をともなう人工衛星の落下で 10 Hz 以下の地磁気の変動が記録され[24]、また流星群では数百 Hz 以下の電場の変動と電磁波音との相関が検出されるなど[25]、現象への理解がまだ完全なものとはいえないことを示す観測結果もでている。

近年では、主にアマチュア天文家によって、高感度ビデオ観測とVLF観測とを組み合わせた観測が行われている[16]。 また、取りわけ大きな爆発現象を伴った2013年のロシア・チェリャビンスク隕石の落下では、落下の様子を詳細に分析した国際共同研究の論文の中で電磁波音についても触れられた。 ここでは、火球が最も輝いているときに変圧器のうなりのような音を聞いた電気技師や、火球に目を向ける前に2機の戦闘機の轟音と思わせた音を聞いた運転手、フライパンを跳ねる油のようだったという物理学者の例が報告されている。 一方で、これら3人の中にはトランスデューサーとなりうるメガネをかけた人はいなかったといい、また、地元の電力会社では強力で短い低周波の電波（電磁パルス）で予想されるサージが発生した兆候は見られなかった。 インターネットで募った1674人の目撃情報では198人が火球と同時に音を聞いていた[26]。