2021 Fiscal Year Annual Research Report
Solar wind interaction with the moon in the scale between magnetohydrodyamic and cyclotron radius scales
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18K03727
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| Research Institution | Tohoku Institute of Technology |
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Principal Investigator |
中川 朋子 東北工業大学, 工学部, 教授 (40222161)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 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 |
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| 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。
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