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電磁パルス（EMP ）は、過渡的電磁妨害（TED ）とも呼ばれ、電磁エネルギーの短時間のバーストです。EMPの発生源は自然または人工的であり、電磁場、電場、磁場、または伝導電流として発生します。EMPによって引き起こされる電磁干渉は、通信を妨害し、電子機器に損傷を与える可能性があります。^{[ 1 ]}落雷などのEMPは、建物や航空機などの物体に物理的な損傷を与える可能性があります。EMPの影響の管理は、電磁両立性（EMC）工学の一分野です。

電磁パルスによる最初の被害は、1859年8月の太陽嵐、いわゆるキャリントン・イベントで記録された。^{[ 2 ]}

現代の戦争では、高エネルギーEMPを発射する兵器は、通信機器や現代の戦闘機を操作するために必要なコンピューターを混乱させ^{たり、標的国の電力​​網全体を}使用不能にしたりするように設計されています。^{[ 3 ]}

電磁パルスは、電磁エネルギーの短い波動です。持続時間が短いため、様々な周波数範囲にわたって広がります。パルスは一般的に以下の特徴を持ちます。

• エネルギー伝達のモード（電気、磁気、放射、伝導）
• 存在する周波数の範囲またはスペクトル
• 脈波波形：形状、持続時間、振幅

周波数スペクトルと脈波波形は、フーリエ変換によって相互に関連付けられます。フーリエ変換は、観測された周波数スペクトルに成分波形がどのように加算されるかを表します。

EMP エネルギーは、次の 4 つの形式のいずれかで転送されます。

• 電界
• 磁場
• 電磁放射
• 電気伝導

マクスウェル方程式によれば、電気エネルギーのパルスは常に磁気エネルギーのパルスを伴います。典型的なパルスでは、電気エネルギーまたは磁気エネルギーのいずれかが支配的になります。非線形マクスウェル方程式は、電場成分と磁場成分が不連続となる、時間依存の自己相似な電磁衝撃波解を持つ可能性があることが示されています。 ^{[ 5 ]}

一般的に、放射線のみが長距離に作用し、磁場と電場は短距離に作用します。太陽の磁気フレアなど、いくつかの例外があります。

電磁エネルギーのパルスは、通常、発生源に応じて非常に低い周波数からある上限まで、多くの周波数から構成されます。EMPとして定義される範囲は、「直流から日光」と呼ばれることもあり、可視光線（赤外線、可視光線、紫外線）や電離放射線（X線、ガンマ線）といった最も高い周波数は含まれません。

一部の種類の EMP イベントでは、雷や火花などの光学的な軌跡が残ることがありますが、これらは空気中の電流の流れによる副作用であり、EMP 自体の一部ではありません。

パルス波形は、その瞬間的な振幅（電界強度または電流）が時間とともにどのように変化するかを表します。実際のパルスは非常に複雑なため、簡略化されたモデルが用いられることがよくあります。このようなモデルは通常、図または数式で記述されます。

矩形パルス

二重指数パルス

減衰正弦波パルス

ほとんどの電磁パルスは非常に鋭い立ち上がりを持ち、急速に最大レベルまで上昇します。典型的なモデルは、急激に上昇し、すぐにピークに達し、その後緩やかに減衰する二重指数曲線です。しかし、制御されたスイッチング回路から発生するパルスは、多くの場合、矩形または「方形」パルスの形状に近似します。

EMP事象は通常、周囲の環境または物質に対応する信号を誘導します。結合は通常、比較的狭い周波数帯域で最も強く発生し、特徴的な減衰正弦波をもたらします。視覚的には、二重指数曲線の長寿命エンベロープ内で高周波正弦波が増大および減衰する形で示されます。減衰正弦波は、結合モードの伝達特性により、通常、元のパルスよりもはるかに低いエネルギーと狭い周波数拡散を持ちます。実際には、EMP試験装置は、高エネルギーの脅威パルスを再現するのではなく、これらの減衰正弦波を直接注入することがよくあります。

デジタルクロック回路などのパルス列では、波形は一定の間隔で繰り返されます。このような規則的な繰り返し列を特徴付けるには、1つの完全なパルスサイクルで十分です。

EMPは、発生源が短時間のエネルギーパルスを放射することで発生します。このエネルギーは通常、本質的に広帯域ですが、周囲の環境に比較的狭帯域の減衰正弦波応答を励起することがよくあります。一部のタイプは、反復的で規則的なパルス列として発生します。

EMP には、自然現象、人為的現象、武器による影響など、さまざまな種類があります。

自然発生的な EMP イベントの種類は次のとおりです。

• 雷電磁パルス（LEMP）。放電は通常、数百万アンペアにも及ぶ初期電流の流れから始まり、その後、エネルギーが徐々に減少する一連のパルスが続きます。
• 静電気放電(ESD) は、2 つの帯電物体が接近したり接触したりすることによって発生します。
• 流星EMP。宇宙船への流星体の衝突、または地球の大気圏を通過する流星体の爆発的破壊によって生じる電磁エネルギーの放出。 ^{[ 6 ] [ 7 ]}
• コロナ質量放出（CME）は、太陽EMPとも呼ばれる。太陽コロナから放出され、太陽風に放出されるプラズマとそれに伴う磁場の爆発である。^{[ 8 ]}

（民間の）人為的 EMP イベントの種類には次のものがあります。

• 電気回路のスイッチング動作。孤立しているか反復的（パルス列など）であるかは関係ありません。
• 電気モーターは、アーマチュアが回転すると内部の電気接点が接続したり切断したりするため、一連のパルスを生成できます。
• ガソリンエンジンの点火システムは、スパークプラグが通電または点火されると、一連のパルスを生成します。
• デジタル電子回路の継続的なスイッチング動作。
• 電力線サージ。最大数キロボルトに達する可能性があり、保護が不十分な電子機器に損傷を与えるほどです。

軍事用 EMP の種類は次のとおりです。

• 核爆発の結果として発生する核電磁パルス（NEMP）。この変種として高高度核EMP（HEMP）があり、これは粒子が地球の大気や磁場と相互作用することで二次的なパルスを発生させます。
• 非核電磁パルス（NNEMP）兵器。

雷は、通常、主放電の前に低エネルギーの「先導」放電が発生し、その後、間隔を置いていくつかの小さな放電が発生するという点で珍しい現象です。^{[ 9 ] [ 10 ]}

ESD（静電気放電）現象は数kVの高電圧を特徴としますが、小さな電流でも目に見える火花が発生することがあります。技術的には雷は非常に大きなESD現象ですが、ESDは小規模で局所的な現象として扱われます。また、ヴァン・デ・グラフ発電機から受けるショックのように、人為的に発生するESDもあります。

ESD（静電気放電）は、高電圧パルスを注入することで電子回路に損傷を与えるだけでなく、人体に不快なショックを与える可能性があります。また、火花が発生し、火災や燃料蒸気爆発を引き起こす可能性があります。そのため、航空機への給油や燃料蒸気を大気中に放出する前には、まず燃料ノズルを航空機に接続し、静電気を安全に放電する必要があります。

電気回路のスイッチング動作は、電流の流れに急激な変化をもたらします。この急激な変化はEMPの一種です。

単純な電気発生源としては、リレー、ソレノイド、電動モーターのブラシ接点などの誘導負荷が挙げられます。これらの負荷は通常、存在する電気接続部にパルスを送り、エネルギーパルスを放射します。この信号は通常振幅が小さく、「ノイズ」または「干渉」として扱われる場合があります。回路のスイッチオフ、つまり「開」は、流れる電流に急激な変化を引き起こします。これにより、開いた接点間の電界に大きなパルスが発生し、アーク放電や損傷を引き起こす可能性があります。こうした影響を制限するための設計上の工夫が必要となることがよくあります。

真空管やバルブ、トランジスタ、ダイオードなどの電子デバイスも、非常に高速にオン/オフを繰り返すため、同様の問題を引き起こします。半導体スイッチなど、使用頻度の低いデバイスでは、単発のパルスが発生することがあります。しかし、現代のコンピューターに搭載されている数百万個のトランジスタは、1GHzを超える周波数で繰り返しスイッチングするため、連続的に見える干渉を引き起こすことがあります。

核電磁パルスとは、核爆発によって生じる突発的な電磁放射線のパルスである。その結果生じる急速に変化する電界と磁界は、電気・電子システムと結合し、損傷を与える電流サージや電圧サージを引き起こす可能性がある。^{[ 11 ]}

放出される強力なガンマ線は周囲の空気をイオン化し、空気の原子が最初に電子を失い、その後再び電子を獲得することで二次的な EMP を発生させることもあります。

NEMP兵器は、主な被害メカニズムとして EMP 効果を最大限に利用するように設計されており、一部の兵器は広範囲にわたって影響を受けやすい電子機器を破壊できます。

高高度電磁パルス（HEMP）兵器は、地表よりはるかに高い高度で爆発するように設計されたNEMP弾頭です。爆発により中層成層圏にガンマ線が放出され、二次的な効果として電離します。その結果生じた高エネルギー自由電子が地球の磁場と相互作用し、低高度の密度の高い空気中で通常発生するよりもはるかに強力なEMPを発生させます。

非核電磁パルス（NNEMP）は、核技術を利用せずに兵器によって生成される電磁パルスである。この目的を達成できる装置としては、単ループアンテナに放電する大型低インダクタンスコンデンサバンク、マイクロ波発生器、爆発的に励起される磁束圧縮発生器などがある。標的への最適な結合に必要なパルスの周波数特性を実現するために、パルス源とアンテナの間に波形整形回路またはマイクロ波発生器が追加される。バーカトールは、高エネルギーパルスのマイクロ波変換に特に適した真空管である。^{[ 12 ]}

NNEMP 発生装置は爆弾、巡航ミサイル( CHAMPミサイルなど)、ドローンの搭載物として運ぶことができ、機械的、熱的、電離放射線の影響は軽減されるものの、核兵器配備のような結果は生じません。

NNEMP兵器の射程は核EMPよりもはるかに短い。兵器として使用されるほぼすべてのNNEMP装置は、最初のエネルギー源として化学爆薬を必要とし、同重量の核爆薬の100万分の1のエネルギーしか生成しない。^{[ 13 ]} NNEMP兵器からの電磁パルスは兵器内部から発生させる必要があるが、核兵器は二次的効果としてEMPを生成する。^{[ 14 ]}これらの事実によりNNEMP兵器の射程は制限されるが、より細かい標的識別が可能になる。小型の電子爆弾の効果は、特定のテロ作戦や軍事作戦には十分であることが証明されている。^[要出典]こうした作戦の例としては、多くの地上車両や航空機の運用に不可欠な電子制御システムの破壊が挙げられる。^{[ 15 ] [追加出典が必要]}

非核電磁パルスを発生させるための爆発的にポンプされた磁束圧縮発生器の概念は、1951年にソ連のアンドレイ・サハロフによって考案されましたが^{[ 16 ]}、他の国々で同様のアイデアが生まれるまで、各国は非核EMPの研究を機密扱いにしていました。

軽微なEMP事象、特にパルス列は、低レベルの電気ノイズや干渉を引き起こし、影響を受けやすい機器の動作に影響を及ぼす可能性があります。例えば、20世紀半ばによく見られた問題は、ガソリンエンジンの点火システムから放出される干渉でした。^{[ 17 ]}これにより、ラジオからノイズが聞こえ、テレビ画面に縞模様が現れました。CISPR 25は、車両が電磁干渉（EMI）放出に関して満たすべき閾値基準を定めるために制定されました。

高電圧レベルでは、EMPは火花を誘発する可能性があります。例えば、ガソリンエンジン車に給油する際の静電気放電などが挙げられます。このような火花は燃料と空気の爆発を引き起こすことが知られており、これを防止するための予防措置を講じる必要があります。^{[ 18 ]}

大規模で強力な EMP は、被害を受けたユニットに高電流と高電圧を誘導し、一時的に機能を妨害したり、永久的な損傷を与えることもあります。^[要出典]

強力なEMPは磁性材料に直接影響を与え、磁気テープやコンピュータのハードドライブなどの媒体に保存されているデータを破壊する可能性があります。ハードドライブは通常、重金属のケースで保護されています。一部のIT資産廃棄サービスプロバイダーやコンピュータリサイクル業者は、制御されたEMPを用いてこのような磁気媒体を消去しています。^{[ 19 ]}

落雷や核兵器の空中爆発といった非常に大規模な電磁パルス（EMP）事象は、加熱効果、あるいは電流によって発生する非常に大きな磁場の破壊効果によって、樹木、建物、航空機などの物体に直接的な損害を与える可能性があります。間接的な影響としては、加熱による電気火災が挙げられます。ほとんどの工学的構造物やシステムには、落雷に対する何らかの保護策を設計に組み込む必要があります。効果的な保護策の一つとして、特定の物体を破壊から守るために設計されたファラデーシールドがあります。^[要出典]

他の電磁干渉と同様に、EMPの脅威も制御措置の対象となります。これは、脅威が自然発生的なものか人為的なものかを問わず当てはまります。

そのため、ほとんどの制御対策は、機器のEMP効果に対する感受性と、機器の強化または被害からの保護に重点を置いています。兵器以外の人工発生源も、放出されるパルスエネルギーの量を制限するための制御対策の対象となります。

EMP やその他の RF の脅威が存在する状況で機器の正しい動作を保証する分野は、電磁両立性 (EMC) として知られています。

EMP が工学システムや機器に与える影響をテストするには、EMP シミュレーターを使用することができます。

誘導パルスは脅威パルスよりもはるかに低いエネルギーを持つため、発生はより現実的ですが、予測可能性は低くなります。一般的な試験手法としては、電流クランプを逆方向に使用し、試験対象機器に接続されたケーブルに一定範囲の減衰正弦波信号を注入する方法があります。減衰正弦波発生器は、発生する可能性のある誘導信号の範囲を再現することができます。

脅威パルス自体が、再現可能な方法でシミュレートされる場合もあります。パルスは、減衰正弦波を注入する前の被験者の反応を特性評価するために低エネルギーで再現される場合もあれば、実際の脅威状況を再現するために高エネルギーで再現される場合もあります。小型のESDシミュレータは携帯型です。ベンチサイズまたは部屋サイズのシミュレータは、生成する脅威の種類とレベルに応じて、さまざまな設計があります。

最高レベルのものとしては、高エネルギー EMP シミュレータを組み込んだ大規模な屋外試験施設がいくつかの国によって建設されている。^{[ 20 ] [ 21 ]}最大の施設では、船や航空機を含む乗り物全体の EMP に対する感受性を試験することができる。これらの大型 EMP シミュレータのほぼすべてで、マルクス発電機の特殊バージョンが使用されていた。^{[ 20 ] [ 21 ]}例としては、ニューメキシコ州サンディア国立研究所にある巨大な木造のATLAS-Iシミュレータ (TRESTLE としても知られる)があり、これはかつて世界最大の EMP シミュレータであった。^{[ 22 ]}冷戦後期に米国が使用したこのシミュレータやその他の大型 EMP シミュレータに関する論文は、電磁パルスに関するより一般的な情報とともに、現在ニューメキシコ大学に所蔵されている SUMMA 財団によって管理されている。^{[ 23 ] [ 24 ]}アメリカ海軍には、船舶用電磁パルス放射線環境シミュレーターI（EMPRESS I）と呼ばれる大規模な施設もあります。

高レベルのEMP信号は人体の安全を脅かす可能性があります。このような状況では、通電中の導電体との直接接触は避けるべきです。例えば、ヴァン・デ・グラフ発電機やその他の高電荷を帯びた物体に触れた場合など、接触が予想される場合は、物体を離し、高抵抗を通して人体に放電させるよう注意する必要があります。そうすることで、離れる際に有害なショックパルスが発生するリスクを回避できます。^[要出典]

非常に高い電界強度は空気の破壊を引き起こし、雷に似た潜在的に致命的なアーク電流を流す可能性があるが、200kV/mまでの電界強度は安全であると考えられている。^{[ 25 ]}

エド・ゲントの研究によると、電力会社が資金提供している電力研究所の2019年の報告書では、大規模なEMP攻撃はおそらく地域的な停電を引き起こすものの、全国的な送電網の障害にはならず、復旧時間は他の大規模停電と同程度になるとの結論が出ている。^{[ 26 ]}これらの停電がどのくらい続くのか、また国全体でどの程度の被害が発生するのかは不明である。^{[引用が必要]}標的の地域や人々によっては、米国の隣国もこのような攻撃の影響を受ける可能性がある。^{[引用が必要]}

ナウリーン・マリクの記事によると、北朝鮮のミサイルと弾頭のテストがますます成功していることを念頭に、議会は国防権限法の一環として、電磁パルス攻撃による米国への脅威を評価する委員会への資金提供を更新する動きを見せた。^{[ 27 ]}

吉田玲二氏の研究によると、東京に拠点を置く非営利団体「情報安全保障貿易管理センター」の2016年の記事で、鬼塚氏は高高度EMP攻撃によって日本の電力、通信、輸送システムが損傷または破壊され、銀行、病院、原子力発電所が機能停止に陥ると警告した。^{[ 28 ]}

1981年までに、一般紙で電磁パルスに関する多数の記事が掲載され、EMP現象に関する知識が大衆文化に広まりました。^{[ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ]} EMPはその後、様々なフィクション作品や大衆文化の様々な側面で利用されるようになりました。大衆メディアはEMPの影響を誤って描写することが多く、一般の人々だけでなく専門家の間でも誤解を招いています。^{[具体的に]}米国では、こうした誤解を正すための公式な取り組みが行われています。^{[ 33 ] [ 34 ]}

• カタイエフ、IG（1966）『電磁衝撃波』イリフ・ブックス社、ドーセット・ハウス、スタンフォード・ストリート、ロンドン、イギリス

ウィキメディア・コモンズには、電磁パルスに関連するメディアがあります。

• TRESTLE: 冷戦のランドマーク、SUMMA Foundation ウェブサイトの短編ドキュメンタリー映画