Generation mechanism of pulsating auroras based on their classification

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15K05305
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: National Institute of Polar Research
• Principal Investigator: SATO NATSUO 国立極地研究所, その他部局等, 名誉教授 (50132709)
• Project Period (FY): 2015-10-21 – 2020-03-31
• Keywords: 脈動オーロラ / オーロラアーク / オメガバンドオーロラ / 地磁気脈動 / 磁気圏 / 電離圏 / 波動粒子相互作用 / 地上・衛星同時観測

Outline of Final Research Achievements

Pulsating auroras with a period of a few to a few 10 seconds are common phenomena in the auroral zones. To make a breakthrough in the unsolved problems, we examined different types of pulsating auroras. We found that the quasi-periodic modulation of the DC electric field intensity and the intensity of a very low frequency (<30 Hz) electrostatic wave showed a strong correlation with the optical pulsating aurora. It is also found that Omega grows from small-scale bumps (seeds) at the poleward boundary of preexisting east-west-aligned auroras and does not exhibit any shear motion.
We also investigated the Pc5 poleward moving auroral arc pulsations (~ 4-6 min period). From the space-ground observation, it is found that the Pc5 auroral pulsations were enhanced forcibly by the magnetic and electric field variation generated by field-line resonances.

Free Research Field

オーロラ物理学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

オーロラは太陽が源で地球との相互作用で起こっている事実は解ってきた。しかし、複雑な形状や周期性を示す脈動オーロラには謎が多い。オーロラが複雑な形状を示すのは、地上と衛星との同時観測により、磁気圏と電離圏との間の相互作用によって起こっていることも解ってきた。さらに本研究により、直流電場と静電波動が脈動オーロラの強度変化に直接関与していることを観測事実から初めて明らかにできた。この成果は、磁気圏に過剰に流入した高エネルギー電子が電離圏に降り注ぐ過程の研究や、磁気圏と電離圏の相互作用の研究など、太陽と地球の関係を理解するための鍵となる事象の研究に役立つ。