1998 Fiscal Year Annual Research Report
プラズマ波形多元解析と計算機実験の融合による磁気圏非線形波動力学の研究
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08404027
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松本 紘 京都大学, 超高層電波研究センター, 教授 (00026139)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 裕子 千葉大学, 工学部, 助手 (70184934)
臼井 英之 京都大学, 超高層電波研究センター, 助手 (10243081)
小嶋 浩嗣 京都大学, 超高層電波研究センター, 助手 (10215254)
大村 善治 京都大学, 超高層電波研究センター, 助教授 (50177002)
橋本 弘蔵 京都大学, 超高層電波研究センター, 教授 (80026369)
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| Keywords | 磁気圏 / プラズマ波動 / 計算機実験 / 波形解析 / 非線形波動粒子相互作用 / GEOTAIL衛星 / 粒子モデル / ラングミュア波 |
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| Research Abstract |
GEOTAIL衛星は、「波形」をデジタル化した形で観測することのできる波形捕捉受信機を搭載している。この波形による観測は位相情報を含めた波形そのものを観測できるため、高度なデータ解析が行える一方で、その膨大なデータ量に対して有効な手段で解析を行わないと、高品質のデータを十分に活かしきれない。そこで、本研究では、プラズマ波形データを波形のパターン認識等の様々な角度から行う多次元解析、統計解析を行う一方、それらを我々のグループで長年培われてきた計算機実験による非線形物理過程の時間発展を解析する手法とを組み合わせることにより磁気圏プラズマの素過程であるミクロな非線形過程を解明することを目的とする。平成10年度は、被変調電子プラズマ波について重点的に解析を行なった。ボイジャーやガリレオの波形観測により電子プラズマ波の振幅変調が報告されており、大振幅ラングミュア波の崩壊不安定性によると解釈されている。一方、我々GEOTAIL波動班も振幅変調をもつ電子プラズマ波の波形観測に成功している。本年度はこの波形の変調機構について定量的な解析を行った。振幅変調を受けた電子プラズマ波の発生原因としては、電子ビームと背景プラズマとの相互作用が考えれらるが、粒子モデルの計算機実験を数多く行なうことによりその振幅変調機構について考察を行なった。これまで、親波である電子プラズマ波の振幅が非常に大きい場合、その非線形発展として、崩壊不安定性や変調不安定性が生じ、その結果として親波が振幅変調を受けると考えられてきた。しかし、観測では親波の振幅がそれらの不安定性を引き起こすほど大きくないことがわかり、振幅変調の原因が上記の不安定性ではなく、励起プラズマ波動が飽和状態に至る過程で生じる粒子と波動の相互作用による空間的な振幅変調(非線形粒子補足理論)が原因ではないかと考えている。これに関する計算機実験を行ない、得られる振幅、変調周期と非線形粒子補足理論を用いることにより、電子ビームの速度について大まかに算出することができることを確認した。電子の観測ではその時間分解能があまりよくないことを考慮すると、計算機実験から推定される電子ビームの情報は、観測データを理解する上でも非常に有益であると考える。本設備費により、データ解析のためのカラーグラフィックコンピュータ、それらとワークステーションのデータ転送の高速化を図るためのイーサスイッチハブを購入した。
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Research Products
(8 results)
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[Publications] H.Matsumoto: "Plasma waves in Geospace: GEOTAIL Observation" Geophysical Monograph by the American Geophysical Union. 105. 259-319 (1998)
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[Publications] H.Matsumoto: "Generation Mechanism of ESW based on GEOTAIL Plasma Wave Observation,Plasma Observation and Particle Simulation" Geophys.Res.Lett.(In press). (1998)
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[Publications] K.Hashimoto: "Comparison of AKR Simultaneously Observed by the GEOTAIL and WIND Spacecraft" Geophys.Res.Lett.25. 853-856 (1998)
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[Publications] K.Hashimoto: "Source of Auroral Myriametric Radiation observed with GEOTAIL" J.Geophys.Res.103. 23475-23483 (1998)
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[Publications] Y.Omura: "Electrostatic Solitary Waves Carried by Diffused Electron Beams Observed by GEOTAIL Spacecraft" J.Geophys.Res.(In press). (1998)
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[Publications] H.Kojima: "Plasma waves in the slow mode shocks observed by Geotail spacecraft" Adv.In Space Res.(In press). (1998)
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[Publications] H.Usui: "GEOTAIL electron observations in association with intense bursts of ECH waves in the dayside magnetosphere" J.Geophys.Res.(In press). (1999)
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[Publications] H.O.Ueda: "Computer Simulations for Direct Conversion of HF Electromagnetic Wave into Upper Hybrid Wave in Ionospheric Heating Experiments" Ann.Geophysicae. 16. 1251-1258 (1998)
