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2021 Fiscal Year Annual Research Report

Solar wind interaction with the moon in the scale between magnetohydrodyamic and cyclotron radius scales

Research Project

Project/Area Number 18K03727
Research InstitutionTohoku Institute of Technology

Principal Investigator

中川 朋子  東北工業大学, 工学部, 教授 (40222161)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Keywords月ウェイク / ホイスラ波 / 反射イオン / リム圧縮 / 偏波 / ホットフローアノマリー / シアーアルフベン波 / 磁気異常
Outline of Annual Research Achievements

(1)月の極域上空で発見された低周波広帯域のホイスラ波は、太陽風より高速のイオンによって励起されたことがその観測周波数から推定されるが、観測位置が磁気異常から遠く、反射イオンも同時観測されないのは、月の昼間側で反射されたイオンによって励起されたホイスラ波が、磁力線に沿って伝搬して極域で観測される一方、反射イオンは大きなラーマー半径のため、波とは異なる軌道をたどるためと考えられる。
(2)月ウェイク内で発見された、「朝方向き背景磁場中、北半球で右回り、南半球で左回り」という、障害物下流の渦と同様の回転方向を持った低周波の磁場変動について統計解析を行った結果、太陽風の流れと磁場に準拠した座標に変換すると、背景磁場方向に関わらず同様の偏波構造が常に存在することがわかった。高速・高圧の太陽風中で磁場変動が強くなること、パワー密度がウェイクの中心よりも境界で強いことから、磁場変動のエネルギー源はウェイクに流入する太陽風イオンと考えられ、ここでできる磁場変動がシアーアルフベン波としてウェイク中心まで伝わったものと考えられる。
(3)数秒から10秒程度の短時間だけ磁場強度が1.5~3.6倍強まる現象には、「リム圧縮」と「hot flow anomaly」の2種類があることがわかった。「リム圧縮」は動圧の低い太陽風中、月の固有磁場で反射されたプラズマにより太陽風が減速され磁場が圧縮される現象である。過去の報告例と異なり、空間スケールが15km程度と小さく、小さな固有磁場によって生じたものと考えられる。hot flow anomalyは、地球前面衝撃波による反射イオンが太陽風中の磁場不連続に集まってできるが、これと同様に、月面または月の固有磁場で反射された太陽風イオンが太陽風磁場を横切る際、誘導電場の向きが不連続面に向かう配位となる場合に反射粒子が不連続面に集まり、膨張領域の境界の磁場が圧縮され増大したものと考えられる。

  • Research Products

    (5 results)

All 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Diffuse Whistler‐Mode Waves Detected by Kaguya in the Lunar Polar Region2022

    • Author(s)
      Nakagawa T.、Takahashi F.、Shimizu H.、Saito Y.
    • Journal Title

      Radio Science

      Volume: 57 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021RS007369

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Polarization Reversal of Low‐Frequency Magnetic Variation in the Lunar Wake2021

    • Author(s)
      Nakagawa Tomoko、Takahashi Futoshi、Saito Yoshifumi、Shimizu Hisayoshi
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      Volume: 126 Pages: -

    • DOI

      10.1029/2021JA029299

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 月ウェイク中の0.01Hzから0.3Hzの楕円偏波磁場擾乱について2021

    • Author(s)
      中川朋子、高橋太、清水 久芳、斎藤義文
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2021年大会
  • [Presentation] Diffuse Whistler Mode Waves Detected by Kaguya in the Lunar Polar Orbit2021

    • Author(s)
      T. Nakagawa, F. Takahashi, H. Shimizu, Y. Saito
    • Organizer
      URSI GASS 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地球磁気圏内の月面上低高度で観測された ULF 波の偏波について2021

    • Author(s)
      中川 朋子, 遠藤 聖也, 久保 勇登, 高橋 太, 清水 久芳, 齋藤 義文
    • Organizer
      第150回地球電磁気・地球惑星圏学会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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