2016 Fiscal Year Annual Research Report
非線形波動粒子相互作用・非拡散的粒子輸送に基づく地球放射線帯グローバル変動の研究
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15H03732
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
海老原 祐輔 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (80342616)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 高史 九州大学, 国際宇宙天気科学・教育センター, 研究員 (70346766)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁気圏 / 放射線帯 / サブストーム / 惑星間空間衝撃波 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球磁場に捕捉された相対論的な速度を持つ粒子の集合を放射線帯と呼ぶ。放射線帯変動の原因として外部供給説と内部加速説があり、その定量的評価が求められている。両説において重要な役割を果たすと考えられるサブストーム及び惑星間空間衝撃波に着目し、グローバル電磁流体シミュレーションと移流シミュレーション、粒子シミュレーションを組み合わせ、内部磁気圏電子の応答過程を再現した。（１）内部加速説において重要な磁気圏対流は、磁気圏中の高圧力領域でプラズマが仕事をすることで沿磁力線電流とともに発生することを明らかにした。（２）サブストーム時にイオンが内部磁気圏に注入されることは知られているが、低エネルギーのイオンが選択的に欠落しているvoid構造と呼ばれるエネルギー構造を発見した。シミュレーションにより、近尾部におけるイオンの非断熱加速が残存したものだと結論づけた。（３）惑星間空間衝撃波の到来角によって磁気圏中を伝搬する圧縮波ならびに地磁気変動が大きく異なることを示した。（４）EMIC波動は放射線帯電子を効率よく散乱することが知られている。惑星間空間衝撃波到来するとEMIC波動を励起しうるイオンに特徴的なエネルギー分散構造が現れることを示した。磁力線沿いのイオンの速度と磁気圏中を伝わる圧縮波の速度が一致するときにイオンが効率よく加速するためである。（５）惑星間空間衝撃波到来時における内部磁気圏電子の移流を解き、低エネルギー(keV)帯よりも高エネルギー(MeV)帯の電子に大きな変動を与えることを明らかにした。（６）対流電場の強さはプラズマシート起源の電子の侵入限界を決定する。古文献を調査するとオーロラ帯が低緯度に下がる事象が多く発生していることがわかり、対流電場は極めて大きく発達する可能性を示唆することが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
放射線帯変動原因の一つとして考えられるサブストームの力学過程、放射線帯粒子の種となるプラズマ・インジェクションおよび惑星間空間衝撃波に対する応答についての基本過程を明らかにすることができた。一方、太陽風からプラズマシートのプラズマにエネルギーが伝達する過程について十分な理解を得られていない。ホイッスラーモードコーラス波動の励起可能領域の検討もまだ十分進んでいない。
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| Strategy for Future Research Activity |
サブストームをエネルギー伝達の観点で理解し、内部加速説における種電子のエネルギー源を探る。ホイッスラーモードコーラス波動及びEMIC波動の励起可能領域の提示とその検討を進める。グローバルMHDシミュレーションと移流シミュレーションを組み合わせ、惑星間空間衝撃波およびサブストームに対する内部磁気圏電子の応答過程を包括的に理解する。
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[Journal Article] The earliest drawings of datable auroras and a two-tail comet from the Syriac Chronicle of Zuqnin2017
Author(s)
Hayakawa, H., Y. Mitsuma, Y. Fujiwara, A. D. Kawamura, R. Kataoka, Y. Ebihara, S. Kosaka, K. Iwahashi, H. Tamazawa, and H. Isobe
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of Japan
Volume: 69
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Fast modulations of pulsating proton aurora related to subpacket structures of Pc1 geomagnetic pulsations at subauroral latitudes2016
Author(s)
Ozaki, M., K. Shiokawa, Y. Miyoshi, R. Kataoka, S. Yagitani, T. Inoue, Y. Ebihara , C. -W. Jun, R. Nomura, Y. Otsuka, M. Shoji, and M. Connors
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Journal Title
Geophys. Res. Lett.
Volume: 43
Pages: 7859-7866
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Polar Sci.2016
Author(s)
Fukuda, Y., R. Kataoka, Y. Miyoshi, Y. Katoh, T. Nishiyama, K. Shiokawa, Y. Ebihara, D. Hampton, and N. Iwagami
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Journal Title
Quasi-periodic rapid motion of pulsating auroras
Volume: 10
Pages: 183-191
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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