2021 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of the formation mechanism of planetary radiation belts by direct measurement of particle acceleration processes
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18H03727
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加藤 雄人 東北大学, 理学研究科, 教授 (60378982)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笠原 慧 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00550500)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 宇宙プラズマ・プラズマ波動 / 地球惑星磁気圏 / 太陽地球システム・宇宙天気 / オーロラ・磁気嵐 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、磁化天体に普遍的な高エネルギー粒子加速機構を解明することを最終目的として、宇宙空間で生じる電磁波と粒子との間のエネルギー交換過程について究明した。目的を達成するために本研究では、【１】あらせ衛星を中心とした地球磁気圏・放射線帯領域での衛星観測データを用いた解析研究、【２】大規模計算機実験による惑星電磁圏での波動・粒子間の共鳴過程の究明、【３】WPIA機上ソフトウェアの最適化とWPIA手法の確立、をそれぞれ実施した。
2021年度は課題【１】に関して、MMS衛星による観測結果にWPIAを適用して、高エネルギープロトンと電磁イオンサイクロトロン波動とのエネルギー交換量の評価が可能であることを示した。また、低高度衛星による降下電子の観測結果にみられるエネルギー分散が、磁気圏におけるコーラス放射によるピッチ角散乱過程を考慮することにより矛盾なく説明できることを示した。課題【２】に関して、Van Allen Probes衛星により観測されたコーラス放射微細構造のデータベースと、計算機シミュレーションにより再現されたコーラス放射の微細構造とを比較して、シミュレーション結果が観測結果をよく再現していることを明らかとした。課題【３】に関して、本研究で構築した位相の連続性を保証する波形較正手法ならびに電場3成分目の推定方法についてそれぞれアルゴリズムに取り入れ、あらせ衛星によるWPIAに用いる解析手法として確立した。以上の成果は6編の学術論文ならびに招待講演7件を含む30件の国内外での学会・研究会での発表として公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で中心課題としている衛星データ解析研究、シミュレーション研究、WPIA手法の検討のそれぞれについて当初の計画通りに進められており、成果も既に上がっている。研究組織内での議論は円滑に進められており、当初の研究計画に対して順調に進展していると判断される。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究は順調に進展しており、次年度も当初の研究計画に従って研究を遂行する方針である。
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Research Products
(18 results)
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[Presentation] Wave-Particle Interaction Analyzer for the direct measurement of the energy exchange through wave-particle interactions in the magnetosphere2021
Author(s)
Katoh, Y., H. Kojima, S. Kurita, J. Miki, M. Hikishima, M. Kitahara, Y. Miyoshi, Y. Kasahara, S. Kasahara, S. Matsuda, T. Takashima, K. Asamura, T. Mitani, N. Higashio, A. Matsuoka, M. Ozaki, S. Yagitani, S. Yokota, and I. Shinohara
Organizer
URSI GASS 2021
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Direct observations of electron current in whistler-mode waves2021
Author(s)
Naritoshi Kitamura, Masahiro Kitahara, Takanobu Amano, Scott A Boardsen, Daniel J Gershman, Yoshiharu Omura, Yoshizumi Miyoshi, Satoko Nakamura, Masafumi Shoji, Yuto Katoh, Hirotsugu Kojima, Yoshifumi Saito, Masafumi Hirahara, et al.
Organizer
AGU Fall Meeting 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Ray tracing study on magnetospheric propagation and ionospheric exit point of multiple VLF conjugate events between Arase and Kannuslehto, Finland2021
Author(s)
Claudia Martinez-Calderon, Yuto Katoh, Ondrej Santolik, Miroslav Hanzelka, Jyrki Kalervo Manninen, Yoshiya Kasahara, Shoya Matsuda, Atsushi Kumamoto, Fuminori Tsuchiya, Ayako Matsuoka, Iku Shinohara, Masahiro Kitahara, Satoko Nakamura, Kazuo Shiokawa, and Yoshizumi Miyoshi
Organizer
AGU Fall Meeting 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] The mechanism of frequency increase of IPDP type EMIC waves: event analysis of ground and satellite observations on 19 April 20172021
Author(s)
Asuka Hirai, Fuminori Tsuchiya, Takahiro Obara, Yasumasa Kasaba, Yuto Katoh, Hiroaki Misawa, Kazuo Shiokawa, Yoshizumi Miyoshi, Chae Woo Jun, Satoshi Kurita, Martin G Connors, and Aaron Hendry
Organizer
AGU Fall Meeting 2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] Simultaneous pulsating aurora and microburst observations with ground-based fast auroral imagers and CubeSat FIREBIRD-II2021
Author(s)
Miki Kawamura, Takeshi Sakanoi, Mizuki Fukizawa, Yoshizumi Miyoshi, Keisuke Hosokawa, Fuminori Tsuchiya, Yuto Katoh, Yasunobu Ogawa, Kazushi Asamura, Shinji Saito, Harlan E. Spence, Arlo Johnson, Shin-ichiro Oyama, and Urban Brandstrom
Organizer
AGU Fall Meeting 2020
Int'l Joint Research
