2019 Fiscal Year Research-status Report
Study on the coupling process between neutral atmosphere and plasma
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18K03726
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| Research Institution | Hokkaido Information University |
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Principal Investigator |
渡部 重十 北海道情報大学, 経営情報学部, 教授 (90271577)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超高層大気 / プラズマ / 大気プラズマ結合 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サウンディングロケットから放出したリチウム原子やTMA(Trimethyl aluminum:トリメチルアルミニウム)により生成したリチウム雲やTMA雲の運動から，地球大気の高度100km付近に存在する~100m/sの大気風速度シア(高度幅~20km)とそれに付随する大気重力波を研究代表者らは発見した。しかし，希薄な大気測定 の困難により大気とプラズマの運動や電磁場を同時にその場観測した例はない。高度100km付近に存在する~100m/sの大気風速度シアとそれに付随する大気重力波を，リチウム，バリウム，ストロンチウムを使ったロケット実験を2019年12月にノルウェーとスバールバルで実施した。高度100kmから300kmに1000K以上の高温度で放出することで原子状態にする。それぞれの原子は異なる時定数で太陽光による光電離する。超高層大気に生成した原子とイオンは太陽光を共鳴散乱するために地上で観測可能である。実験は成功した。今回の実験でオーロラ内にサウンディングロケットを突入し原子とイオンを放出した。中性風速とオーロラに伴う電場の測定から超高層大気の大気とプラズマの相互作用を可視化することに成功した。取得した膨大な画像データから超高層大気の中性風速と電場をイオンドリフトから推定する。得られる基礎データは惑星大気・プラズマ結合過程を研究する基礎データとなる。さらに，日本の人工衛星で取得したプラズマデータと人工知能を用いてプラズマ圏モデルを構築した。ロケット実 験や惑星大気プラズマモデリングによる大気プラズマ研究の成果は国内外の学会や研究会で多数報告した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
地球大気とプラズマの相互作用を解明するためには，高度100km付近の大気とプラズマ尾を同時に測定する必要がある。サウンディングロケットを用いたロケット実験を研究期間内に実施することができた。実験は成功し膨大なデータを取得した。2020年度はロケット実験で取得したデータを解析しオーロラ内の中性大気風と電場の構造を解明する。さらに，日本の人工衛星データと人工知能を用いてプラズマ圏のモデルを構築した。世界初のモデルである。他研究者からの問い合わせも受けている。これらの研究成果は国内外の学会や研究会で発表した。実験とモデリングが完成したことから，当初の計画以上に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年12月にロケット実験で取得した膨大なデータを整理し解析を行う。データは超高層大気に放出したリチウム，バリウム，ストロンチウムの原子とイオンの雲，それらの運動を捉えている。これらの運動からオーロラ内とその近傍の中性大気風と電場を推定する。これらのデータから最終目標である地球大気とプラズマの結合過程の素過程を解明する。
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| Causes of Carryover |
JAXAでの実験が計画通りに進んだことで旅費を節約できた。2020年度は国際会議での講演依頼があることから残高を旅費に利用する。
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