Observation of escaping Nitrogen molecule ions based on high-resolution spectral measurements of blue aurora
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21K18651
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
塩川 和夫 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (80226092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大山 伸一郎 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (20444424)
小川 泰信 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 准教授 (00362210)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 大気流出 / 窒素分子イオン / オーロラ / ファブリ・ペロー干渉計 / 427.8nm / 超高層大気 / 電離圏 |
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| Outline of Research at the Start |
極域のオーロラでは、その上辺が青く光ることがある。この青いオーロラは、窒素分子イオンが高い高度まで上昇し、薄明の太陽光を共鳴散乱して光っていると考えられてきた。しかし質量の重い窒素分子イオンがなぜ高い高度に上昇するか、その機構はよくわかっていない。本研究では、高高度で発光する青いオーロラを、ファブリ・ペロー干渉計を用いて世界で初めて高分解能分光することにより、発光している窒素分子イオンの上昇速度を計測し、高高度の青いオーロラ発光の発生メカニズムを探る。さらに、青いオーロラ発光の分光計測というこれまで行われなかった新しい手法で、地球大気の宇宙空間への流出過程の解明にも貢献する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
・前年度に得られたファブリ・ペロー干渉計（FPI)による波長427.8nmの窒素分子発光の干渉フリンジを、モデル計算と比較して詳しく解析することにより、受光部であるCCDカメラの位置が、装置較正に用いている波長632.8nmのHe-Neレーザーの焦点位置に合っており、波長427.8nmの焦点位置に合わせるためには、そこから0.7mmずらさなければならないことが分かった。
・そこで、ノルウェー・Skibotn観測点を令和5年10月に研究協力者が訪問し、現地で運用しているFPIで、CCDカメラの焦点位置を波長427.8nmに合わせて観測を行った。これにより、これまでCCDの中心付近で3個程度しか得られていなかった干渉フリンジが、CCDの領域すべてで14個得られるようになり、感度を約5倍に上げられることがわかった。この10月の滞在期間中は、晴れた夜がほとんどなく、磁力線方向とそれから45度方向を交互に見る標準観測モードのデータが得られなかった。
・そこでさらに令和6年3月に、研究代表者と研究協力者がSkibotn観測点を訪問し、現地のFPIで427.8nmの集中観測を行った。その結果、2024年3月13日の晩に、晴れてオーロラが現れ、標準観測モードで波長427.8nmの干渉フリンジの連続観測に成功した。初期的な解析から、この時は窒素分子イオンの速度として、磁力線方向上向きで100-300 m/sの運動速度が、標準偏差200-400 m/sで得られた。今後、この結果をFPIによる世界初の窒素分子イオンの発光のドップラー効果の解析として、論文にまとめていく予定である。
・これらの解析と並行して、N2+イオン複数のバンド発光輝線の干渉フリンジが、イオンの温度によってどのように変化するか、のモデル計算も行った。こちらについても今後、論文化していく予定である。
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Report
(3 results)
Research Products
(11 results)
