1995 Fiscal Year Annual Research Report

宇宙空間プラズマにおける磁力線リコネクション過程の研究

Research Project

Project/Area Number	07044105
Research Institution	Institute of Space and Astronautical Science
Principal Investigator	西田篤弘宇宙科学研究所, 教授 (40013643)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	ZELENYI L. 露宇宙科学研究所, 部長 LEMBEGE B. 仏宇宙科学研究所, 主任研究員 FAIRFIELD D. 米航空宇宙局, 主任研究員 MOZER F.S. カリフォルニア大学, 教授 SISCOE G.L. ボストン大学, 教授 GOLDSTEIN M. 米航空宇宙局, 主任研究員羽田亨九州大学, 工学部, 助教授 (30218490) BAKER D.N. コロラド大学, 大気宇宙空間研究所, 所長 SHOLER M. マックスプランク研究所, 主任研究員 BUCHNER J. マックスプランク研究所, 主任研究員町田忍京都大学, 理学部, 教授 (70209469) 松本絋京都大学, 超高層電波研究センター, 教授 (00026139) 藤本正樹名古屋大学, 理学部, 助手 (30242811) 前沢冽名古屋大学, 理学部, 助教授 (60126901) 寺沢敏夫名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (30134662) 国分征名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (00011502) 中村正人東京大学, 理学部, 助教授 (20227937) 星野真弘宇宙科学研究所, 助教授 (90241257) 鶴田浩一郎宇宙科学研究所, 教授 (10013682) 向井利典宇宙科学研究所, 教授 (60013695)
Keywords	リコネクション / 磁気圏尾部 / 磁気中性線 / slow-mode電磁流体波 / プラズモイド / GEOTAIL衛星 / イオンサイクロトロン波
Research Abstract	磁気圏観測衛星GEOTAILの観測に基づき、米欧露の研究者と協力して磁気リコネクション過程の研究を行なった。磁気圏尾部内で磁気中性線が形成される場所は地球から約140Reまたは30Re(Reは地球の半径)の距離にある。磁場とプラズマの高分解観測によってリコネクション領域がslow modeの電磁流体衝撃波によってはさまれていることが確認された。上流のイオンのピッチ角が次第に広がり、下流の温かいイオンに変化して行く様子も観測された。衝撃波から下流にかけての遷移領域では、理論的予想に反して左まわり偏波は観測されず右まわりが観測される例がある。これは入射イオンと反射イオンとの相互作用によって生成されたイオンサイクロトロン波が上流から流されているのではないかと思われるが、エネルギー散逸過程の詳細は今後の課題である。プラズモイドにともなう高速流の前面においては、slow mode shockの波面は予想どおりハート型の形状を示す。プラズマシート内部のイオンのピッチ角分布は磁気中性線からの距離とともに変化する。リコネクトされた磁力線が後続の高速流によって圧縮されているところでは、非常に大きな南向き磁場にともなってcounterstreamする二つのイオンビームが同時に観測される。これは数値シミュレーションの予想どおりの結果である。また、プラズマシートを構成するイオンの熱エネルギーは運動エネルギーの約0.4倍より高い。これはslow mode shockによる加速・加熱から期待される限界値と一致している。イオン温度とβ値の関係も、磁気リコネクションにともなうslow mode shockの理論とよい一致を示す。さらにアメリカのWIND衛星およびロシアのInter ball衛星との共同観測によって、リコネクション発生条件やリコネクション領域の三次元構造の研究をすすめている。

Research Products

(28 results)

All Other

All Publications (28 results)

[Publications] A.Nishida: "The GEOTAIL Mission" Geophys.Res.Lett.21. 2871-2874 (1994)
[Publications] A.Nishida.et al.: "Transition From Slow Flow to Fast Tailward Flow in the Distant Plasma Sheet" Geophys.Res.Lett.21. 2939-2942 (1994)
[Publications] A.Nishida.et al.: "Classification of the Tailward Drifting Magnetic Structures in the Distant Tail" Geophys.Res.Lett.21. 2947-2950 (1994)
[Publications] A.Nishida.et al.: "Structure of Neutral Sheet in the Distant Tail (x=-210R_e) in Geomagnetically Quiet Times" Geophys.Res.Lett.21. 2951-2954 (1994)
[Publications] F.S.Mozer,et al.: "Direct Entry of Dense Flowing Plasmas into the Distant Tail Lobes" Geophys.Res.Lett.21. 2959-2962 (1994)
[Publications] F.S.Mozer,et al.: "The Morningside Low-Latitude Boundary Layer as Determined From Electric and Magnetic Field Measurements on GEOTAIL." Geophys.Res.Lett.21. 2983-2986 (1994)
[Publications] G.L.Siscoe.L.A.Frank.K.L.Ackerson.W.R.Paterson: "Irregular Long-Period Boundary Oscillations Beyond〜100R_E : GEOTAIL Plasma Observations" Geophys.Res.Lett.21. 2979-2982 (1994)
[Publications] H.Matsumoto,et al.: "Electrostatic Solitary Waves (ESW) in the Magnetotail : BEN Wave Forms Observed by GEOTAIL" Geophys.Res.Lett.21. 2915-2918 (1994)
[Publications] M.Fujimoto.M.Nakamura: "Acceleration of Heavy Ions in the Magnetotail Reconnection Layer" Geophys.Res.Lett.21. 2955-2958 (1994)
[Publications] M.Hoshino,A.Nishida,T.Yamamoto,S.Kokubun: "Turbulent Magnetic Field in the Distant Magnetotail : Bottom-Up Process of Plasmoid Formation?" Geophys.Res.Lett.21. 2935-2938 (1994)
[Publications] S.Machida.et al.: "Plasma Distribution Functions in the Earths Magnetotail (X_<GSM>〜-42Re) at the Time of a Magnetospheric Substorm : GEOTAIL/LEP Observation." Geophys.Res.Lett.21. 1027-1030 (1994)
[Publications] S.Machida.et al.: "GEOTAIL Low energy Particle and Magnetic Field Observations of a Plasmoid at X_<GSM>=-142R_E" Geophys.Res.Lett.21. 2995-2998 (1994)
[Publications] T.Mukai.et al.: "GEOTAIL Observation of Cold Ion Streams in the Medium Distance Magnetotail Lobe in the Course of a Substorm" Geophys.Res.Lett.21. 1023-1026 (1994)
[Publications] S.Kokubun.et al.: "Quasi-Periodic Oscillations of the Magnetopause during Northward Sheath Magnetic Field" Geophys.Res.Lett.21. 2883-2886 (1994)
[Publications] K.Tsuruda.et al.: "Electric Field Measurements on the GEOTAIL Satellite" J.Geomag.Geoelectr.46. 693-711 (1994)
[Publications] M.Fujimoto,et al.: "Structure of the low-latitude boundary layer A GEOTAIL observation" J.Geophys.Res.in press. (1996)
[Publications] T.Mukai,et al.: "The Low Energy Particle (LEP) Experiment Onboard the GEOTAIL Satellite" J.Geomag.Geoelectr.46. 669-692 (1994)
[Publications] A.Nishida.et al.: "GEOTAIL Observation of Magnetospheric Convection in the Distant Tail at 200Re in Quiet Times" J.Geophys.Res.18. 23663-23675 (1995)
[Publications] A.Nishida.et al.: "GEOTAIL Observations on the Reconnection Process in the Distant Tail in Geomagnetically Active Times" J.Geomag.Geoelectr.22. 2453-2456 (1995)
[Publications] M.Fujimoto,et al.: "Plasma Entry From the Flanks of the Near-Earth Magnetotail : GEOTAIL Observations in the Dawnside LLBL and Plasma Sheet" J.Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)
[Publications] T.Mukai.et al.: "Structure and Kinetic Properties of the Plasmoid and its Boundary Region" J.Geomag.Geoelectr.(submitted). (1996)
[Publications] T.Terasawa,et al.: "On the Determination of Moving MHD Structure : Minimization of the Residue of Integrated Faraday's Equation" J.Geomag.Geoelectr. (in press). (1996)
[Publications] A.Nishida,T.Mukai.T.Yamamoto,Y.Saito,S.Kokubun: "Magnetotail Convection in Ceomagnetically Active Times 1,Dawn-Dusk Motion in the Plasma Sheet." J.Geomag.Geoelectr. (in press). (1996a)
[Publications] Terasawa.et al.: "On the determination of a moving MHD structure : Minimization of the residue of integrated Faraday's equation" J.Geomag.Geoelectr. (in press). (1996)
[Publications] A.Nishida.T.Mukai.T.Yamamoto.Y.Saito.S.Kokubun: "Magnetotail Convection in Geomagnetically Active Times 2.Dawn-Dusk Motion in the Plasma Sheet" Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)
[Publications] D.H.Fairfield.et al.: "GEOTAIL Observations of an Unusual Magnetotail Under Very Northward IMF Conditions" J.Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)
[Publications] M.Hoshino.T.Mukai.A.Nishida.T.Yamamoto.S.Kokubun: "Evidence of Two Active Reconnection Sites in Distant Magnetotail" J.Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)
[Publications] S.Kokubun.et al.: "Large Field Events in the Distant Magnetotail During Magnetic Storms" J.Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)

1995 Fiscal Year Annual Research Report

宇宙空間プラズマにおける磁力線リコネクション過程の研究

Principal Investigator

西田 篤弘 宇宙科学研究所, 教授 (40013643)

Research Products

[Publications] A.Nishida: "The GEOTAIL Mission" Geophys.Res.Lett.21. 2871-2874 (1994)

[Publications] A.Nishida.et al.: "Transition From Slow Flow to Fast Tailward Flow in the Distant Plasma Sheet" Geophys.Res.Lett.21. 2939-2942 (1994)

[Publications] A.Nishida.et al.: "Classification of the Tailward Drifting Magnetic Structures in the Distant Tail" Geophys.Res.Lett.21. 2947-2950 (1994)

[Publications] A.Nishida.et al.: "Structure of Neutral Sheet in the Distant Tail (x=-210R_e) in Geomagnetically Quiet Times" Geophys.Res.Lett.21. 2951-2954 (1994)

[Publications] F.S.Mozer,et al.: "Direct Entry of Dense Flowing Plasmas into the Distant Tail Lobes" Geophys.Res.Lett.21. 2959-2962 (1994)

[Publications] F.S.Mozer,et al.: "The Morningside Low-Latitude Boundary Layer as Determined From Electric and Magnetic Field Measurements on GEOTAIL." Geophys.Res.Lett.21. 2983-2986 (1994)

[Publications] G.L.Siscoe.L.A.Frank.K.L.Ackerson.W.R.Paterson: "Irregular Long-Period Boundary Oscillations Beyond〜100R_E : GEOTAIL Plasma Observations" Geophys.Res.Lett.21. 2979-2982 (1994)

[Publications] H.Matsumoto,et al.: "Electrostatic Solitary Waves (ESW) in the Magnetotail : BEN Wave Forms Observed by GEOTAIL" Geophys.Res.Lett.21. 2915-2918 (1994)

[Publications] M.Fujimoto.M.Nakamura: "Acceleration of Heavy Ions in the Magnetotail Reconnection Layer" Geophys.Res.Lett.21. 2955-2958 (1994)

[Publications] M.Hoshino,A.Nishida,T.Yamamoto,S.Kokubun: "Turbulent Magnetic Field in the Distant Magnetotail : Bottom-Up Process of Plasmoid Formation?" Geophys.Res.Lett.21. 2935-2938 (1994)

[Publications] S.Machida.et al.: "Plasma Distribution Functions in the Earths Magnetotail (X_<GSM>〜-42Re) at the Time of a Magnetospheric Substorm : GEOTAIL/LEP Observation." Geophys.Res.Lett.21. 1027-1030 (1994)

[Publications] S.Machida.et al.: "GEOTAIL Low energy Particle and Magnetic Field Observations of a Plasmoid at X_<GSM>=-142R_E" Geophys.Res.Lett.21. 2995-2998 (1994)

[Publications] T.Mukai.et al.: "GEOTAIL Observation of Cold Ion Streams in the Medium Distance Magnetotail Lobe in the Course of a Substorm" Geophys.Res.Lett.21. 1023-1026 (1994)

[Publications] S.Kokubun.et al.: "Quasi-Periodic Oscillations of the Magnetopause during Northward Sheath Magnetic Field" Geophys.Res.Lett.21. 2883-2886 (1994)

[Publications] K.Tsuruda.et al.: "Electric Field Measurements on the GEOTAIL Satellite" J.Geomag.Geoelectr.46. 693-711 (1994)

[Publications] M.Fujimoto,et al.: "Structure of the low-latitude boundary layer A GEOTAIL observation" J.Geophys.Res.in press. (1996)

[Publications] T.Mukai,et al.: "The Low Energy Particle (LEP) Experiment Onboard the GEOTAIL Satellite" J.Geomag.Geoelectr.46. 669-692 (1994)

[Publications] A.Nishida.et al.: "GEOTAIL Observation of Magnetospheric Convection in the Distant Tail at 200Re in Quiet Times" J.Geophys.Res.18. 23663-23675 (1995)

[Publications] A.Nishida.et al.: "GEOTAIL Observations on the Reconnection Process in the Distant Tail in Geomagnetically Active Times" J.Geomag.Geoelectr.22. 2453-2456 (1995)

[Publications] M.Fujimoto,et al.: "Plasma Entry From the Flanks of the Near-Earth Magnetotail : GEOTAIL Observations in the Dawnside LLBL and Plasma Sheet" J.Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)

[Publications] T.Mukai.et al.: "Structure and Kinetic Properties of the Plasmoid and its Boundary Region" J.Geomag.Geoelectr.(submitted). (1996)

[Publications] T.Terasawa,et al.: "On the Determination of Moving MHD Structure : Minimization of the Residue of Integrated Faraday's Equation" J.Geomag.Geoelectr. (in press). (1996)

[Publications] A.Nishida,T.Mukai.T.Yamamoto,Y.Saito,S.Kokubun: "Magnetotail Convection in Ceomagnetically Active Times 1,Dawn-Dusk Motion in the Plasma Sheet." J.Geomag.Geoelectr. (in press). (1996a)

[Publications] Terasawa.et al.: "On the determination of a moving MHD structure : Minimization of the residue of integrated Faraday's equation" J.Geomag.Geoelectr. (in press). (1996)

[Publications] A.Nishida.T.Mukai.T.Yamamoto.Y.Saito.S.Kokubun: "Magnetotail Convection in Geomagnetically Active Times 2.Dawn-Dusk Motion in the Plasma Sheet" Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)

[Publications] D.H.Fairfield.et al.: "GEOTAIL Observations of an Unusual Magnetotail Under Very Northward IMF Conditions" J.Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)

[Publications] M.Hoshino.T.Mukai.A.Nishida.T.Yamamoto.S.Kokubun: "Evidence of Two Active Reconnection Sites in Distant Magnetotail" J.Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)

[Publications] S.Kokubun.et al.: "Large Field Events in the Distant Magnetotail During Magnetic Storms" J.Geomag.Geoelectr.(in press). (1996)

西田篤弘宇宙科学研究所, 教授 (40013643)