１．研究のはじまり

　京大で地球電磁気学研究をはじめたのは、長谷川万吉先生である。これ以前この研究が皆無ではないが、国際的に認められる成果を挙げ、論文として國際誌に載った研究は、彼の仕事が初めてである。1936年、彼が京大地球物理学教室の助教授のとき、静穏日地磁気日変化（Sq）に関する研究が英文の論文として、帝国学士院紀要（Proceeding of Imperial Academy, Tokyo,1936) に載った。これは東京帝国大学名誉教授で貴族院議員である田中舘愛橘先生の推薦によるものであった。
　この長谷川先生の研究がChapman and Bartels 著 Geomagnetism (Oxford, 1940)で詳しく紹介された。この著書は今でも地磁気研究のバイブルと言われている権威のある教科書だ。ここに京大における地球電磁気学の研究の歴史がはじまったと言えるだろう。

２．長谷川先生のSq研究とは

　Sqの研究は１９世紀末に始まった。長谷川先生がSqの研究に興味を持ったころのこの研究の國際的状況は次のように纏められるだろう。
　１９世紀末、英国の学者B. Stewart（1883）、A. Schuster（1889）はSq研究ですばらしい業績を挙げた。後者は、すでに行われていたグローバルな地磁気観測データーを集めて、各観測点の太陽時に従って日変化する地磁気成分を取り出し、その原因が地面より高い場所にあることを突き止めた。地上で観測するSq場がポテンシアルを持つはずだから、ポテンシアル論により数学的にそれを証明した。その結果、Sq変動の源は地面より高い領域に流れる電流によるものであり、それは高い空に電気伝導度を持つ領域があるからだと想像した。後、1924年　E. Appletonにより発見された電離層がそれであった。
　後者、Stewart はこの電離層に電流を流す起電力は何かと考え、大気潮汐運動ダイナモメカニズムを想像した。つまり、電離層の大気の潮汐運動で、地球磁場の影響で、イオンと電子が違った運動をする結果、電流になり、これが地磁気を変動させ、それが地上に伝わり、Sqとなる、こう想像したのだ。
　この２名の英国学者の研究で、２０世紀初頭には、Sq電流系の姿が分かっていた。その姿は第１図にあるように、赤道を挟んだ南北側に対称に存在する一対の巨大な電流渦である。ただし、この電流系は水平２次元電流系と仮定し得られた電流系なので、飽くまでも等価電流系だ。このSq電流系が長谷川先生の出発点であった。
　1932年行われた第２極年の国際共同観測年（２nd Polar Year)に得られたSqデーターを解析し、この等価電流系を詳しくしらべたのが長谷川先生の研究である。第１図に示されたものは、長期の平均した結果だが、長谷川先生の研究は、このＳｑ電流の渦中心が、実は、毎日、南北に変動する有様を明らかにした。図にあるように、中心は平均的には、中緯度３０度、丁度、九州の阿蘇山の緯度だが、実際は１５度から、４５度まで日々移動する。
　この興味あるSｑ電流渦中心の移動はなぜ起こるか。これに関する説明は長谷川先生の論文では一切説明されていない。実は、この説明を得るには、半世紀、天気予報に使われる大気大循環モデル（GCM）の時代が到来し、これを使った大型計算機シミュレーションの活躍する時代を待たねばならなかったのだ。だが当時、長谷川先生の仕事は地磁気日変動研究の大きな発展と認められ、1950年、日本学士院賞受賞に輝いた。

３．長谷川先生のSq研究は電離層電磁力学研究の源流

　長谷川研究室に集まった若い研究者は、長谷川先生のSq研究を新しい方向に発展させた。彼らはSq等価２次元電流系が電離層を実際流れると仮定して、地上で観測のSqデーターから、電離層の水平電流Iが分かり、さらに電離層電子密度測定結果（当時可能）を使って、電離層電気伝導度Σが分かるので、風速Ｗ、 電場Eが分かると考えた。これは、原理は一般オーム法則の適用だ。この研究は電離層電磁力学の研究の源流となり、國際的な注目を引いた。
　この研究に参加したのは、広野求和氏、前田坦氏と著者だ。この３名の研究は風の取り扱いが違っている。広野氏はdiv W=0, 前田氏は,curl W=0, 著者は、面倒だが、大気潮汐の運動方程式を用いた。このように、扱いには異同があったが、重要な共通の結果が得られた。それはWの１日周期成分が、半日周期成分よりずっと大きいことである。 地上での気圧変動観測は、この結果と違って、大気潮汐の１日周期成分は半日周期成分よりずっと小さい。また、これは地上近くで励起され、電離層まで垂直伝播する大気潮汐を説明する理論と矛盾し、ここに新しい重要な問題が現れた。 このSqによる電離層の風の研究結果、特に著者の大気潮汐方程式利用の結果は、J. Dungey著 “Cosmic Electrodynamics　(1958)”に載っている。
　他の研究成果もある。広野氏は磁気赤道Electro-jetが異常に大きな見掛けの電気伝導度を持つ理論を提出した。すなわちそれは赤道磁場が水平性であるため、発生する異常に強い垂直分極電場が原因であるとした理論だ。また前田坦氏は、Sq　から推定した電場を用い、電離層の電子密度の日変化を旨く説明できることを示した。これら研究成果は当時のSGEPSS 学会誌JGGに載り、この雑誌の國際的評価を高めたと言われた。
　長谷川研の研究会には、しばしば東大の永田武先生と京大工学部の前田憲一先生が参加された。この両先生の参加は大きな意義を持つ。永田先生はSqではなく、Dつまり擾乱磁場変動の研究を専門にしていた。また前田憲一先生は、日本における電離層研究の草分けである。両先生のおかげで、長谷川研の研究会参加により、Sqのみならず、Ｄ、電離層一般の世界の研究状況を理解できた。時には、研究会は激論の場となり、若い著者を興奮させた。かくして著者はまことに楽しく恵まれた研究生活を過ごすことができた。

４．Sq研究の発展と行方は

　1957年、長谷川先生が停年退官し、先生の研究室は消えた。Sq研究の輝かしい時代は終わった。人は去った。だが、長谷川研究室の消滅は、Sq研究の消滅ではなかった。　別天地で、世界的流れに沿って発展していた。別天地で、世界に先駆けて、新しい学問の源流が生まれていた。
3節で示したように、Sqより電離層の電気伝導度、電界、風を推定した研究成果は世界の注目を引いた。特に風の推定結果である。つまり、１日周期の風が半日の風よりずっと大きいことの発見である｡ やがて、この解決が著者の課題になり、その解決成功は、１日大気潮汐波理論の確立となった。成果を述べた論文は JGR (1966) に載った。この理論は、広く、大気潮汐古典論の確立となった。さらに、気象学で重要な役割を演じるプラネタリー波など、大規模大気波動一般の理論的解明に繋がった。この成功は、理論的アイデアが著者の頭に浮かんだからだけではなく、当時、京大に初めて導入された電子計算機ＫＤＣＩが身近にあったからであった。当時、著者は京大工学部電子工学教室講師で　ＫＤＣＩのソフト・エンジニアを務めていた。これが幸運をもたらした。工学部が著書の新天地になった。
　これに関したエピソードを紹介しておく。米国地球物理学会誌JGRに投稿したが、この論文は、従来の大気潮汐論から大きく違った理論的発見に思えたので、投稿間もなく、原稿のコピーを、シカゴ大のC. O. Hines氏に送り、意見を求めた。すぐに彼から返事が届いた。それは、同じ内容の論文を、彼と同じ大学の気象学者Lindzen（実際は、R. Lindzenの名前は匿名）が、同じ内容の論文を、密かに発表しようしているので、至急投稿せよとの勧告だった。彼には、いまでも感謝している。ただ、この理論発見者は、果たして、私か、またはLindzenか、これは今でも國際的謎らしい。1980年代、この謎解明に関した質問状がHinesから届いたが、真相は不明だ。
　もう一つの成果は、大気観測の重要な技術の源流が、Ｓｑ研究で活躍した広野求和氏により創られた。それは、彼によるＬＩＤＡＲの大気観測のアイデアだ。

　長谷川研の消滅に際し、広野氏は、長谷川研の助手を辞めて、郵政省電波研究所に移り、量子電子工学を根本から勉強し、レーザーの研究を始めた。当時、彼の研究は電波研究所の貴重な新知識だったらしい。当時、しばらく（1962 - 1964年）、著者はオーストラリア政府のＣＳＩＲＯ所属の上層大気研究所で研究官（Research Officer)として働いていた。広野氏が、自分もそこで働きたいと著者に伝えて来た。所長のスコットランド人のMartyn 博士は著名な電離層物理学者でFRS (Fellow of Royal Society) でもあった。広野氏の優秀さを知っていたのでこの話に乗り気になった。前田憲一先生を経て、電波研所長に伝えて貰ったが、広野氏を手放すことは出来ないとの所長拒絶が知らされた。これは、当時、広野氏が電波研で貴重な存在であったからだろう。
　後、九州大学物理学教室教授となった広野氏は、再び地球物理学に戻り、レーザーレーダーの大気観測を思いついた。これが世界に先駆けてのライダーの発明だ。はっきりしない記憶だが、これはある英国人研究者から聞いた話だ。ライダーはＭＵレーダーと共に中間大気観測の新しい技術になり、今や、ヘリウム・ライダーで電離層の中性大気運動の新しい観測技術も開発されつつあるそうだ。広野氏は九大を新天地として、Ｓｑ研究に重要な源流を創った。
　一方、1968年、地球電磁気講座構担当教授になった前田坦氏は、Ｓｑを離れて、磁気圏研究に衣換えすると宣言した。彼がどんなビジョンをもち、どんな研究成果を挙げたか聞こえてこなかった。知られた活動には、理学部付置国際地磁気資料解析センター設立がある。長谷川先生が、ＩＧＹ成果として自慢していた世界地磁気センターＣの京大設置は、組織構想がなく、京大図書館に長らく仮住いした。前田坦氏は教授昇任後、彼の苦闘の結果、理学部付置国際地磁気資料解析センターに換えた。今や、教授１、助教授１、助手２の定員をもっている組織だが、このセンターが変わり行く学界で、如何に成長、発展してきたか。これは中期以後の歴史になるだろう。この紹介には著者は向かないだろう。