2022 Fiscal Year Research-status Report
Observation of escaping Nitrogen molecule ions based on high-resolution spectral measurements of blue aurora
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21K18651
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
塩川 和夫 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (80226092)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大山 伸一郎 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 講師 (20444424)
小川 泰信 国立極地研究所, 先端的レーダー研究推進センター, 教授 (00362210)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 大気流出 / 窒素分子イオン / オーロラ / ファブリ・ペロー干渉計 / 427.8nm |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・令和4年度は、ノルウェー・トロムソ観測点を令和4年9月に研究協力者が訪問し、現地で運用しているファブリ・ペロー干渉計（FPI）に、前年度に購入した波長427.8nmの青いオーロラ発光を観測するためのバンドパスフィルターを設置した。これにより、この青いオーロラの分光観測を令和4年9月から令和5年3月まで実施することができた。
・これらの観測で得られた波長427.8nmの干渉フリンジから、発光体であるN2+イオンの速度を求めるために解析を行った。干渉フリンジの強度が非常に弱く、強いオーロラが現れた令和4年12月や令和5年3月の磁気擾乱時のデータを中心に解析を行った。
・特に2022年12月15, 16, 17, 19日は、EISCATレーダーとの同時観測実験を実施し、電波観測と光学観測の比較ができるデータを取得するようにした。しかしすべて曇ってしまったので、両者の同時データは得られなかった。
・得られたイオン速度は、同じ時刻に得られた異なるフリンジ同士で大きく異なる値を示すことが多いため、何らかのノイズがフリンジに重なっていることが想定された。
・これらの解析と並行して、N2+イオンのバンド発光輝線の波長・強度の理論データを文献等から探した。この結果、観測された干渉フリンジには複数のバンド発光輝線が含まれること、この発光輝線輝線同士の強度比は発光体であるN2+イオンの温度によって変化することが分かった。このイオン温度依存性を計算するプログラムを入手し、予測される干渉フリンジをモデル計算で再現した。その結果、観測された干渉フリンジは理論的に予測される干渉フリンジよりも構造が少なく、ピントのずれなど、何らかの原因で細かい構造がなまされていることが推定された。
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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
前年度に購入した427.8nmのバンドパスフィルターをノルウェーのFPIに装着して観測を開始し、2022年度冬季にわたって観測データを得ることができた。このデータの解析から、風速を求め、その中に含まれるノイズの原因の考察が開始されている。また、理論的に予測される干渉フリンジをモデル計算で再現することにも成功して、再現した理論フリンジを観測されたフリンジと比較することができている。今後、さらに解析や理論データと比較して、精度を上げていくことが予想される。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和５年度には、EISCATレーダーからEISCAT_3Dレーダーへの移行に伴って、ファブリ・ペロー干渉計を現在のトロムソ観測点から約20㎞離れた新しいSkibotn観測点に移設する。移設後、引き続き波長427.8nmの窒素分子イオン発光の観測を継続してより良いデータを取得する。
・これらの観測データを解析し、得られる風速データに含まれる誤差について考察する。また、理論から予測される干渉フリンジに人工ノイズを乗せてイオンの速度計算を行うなどして、観測から得られる窒素分子イオン速度の精度を評価する。
・得られた結果を国内外の学会や研究会などで発表していく。
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| Causes of Carryover |
令和4年度もコロナウイルスに伴う出張制限の影響を受けて、一部の海外出張を行うことが出来なかったため、次年度使用が生じた。令和５年度には、この繰り越した予算は主にノルウェーへの出張経費及び研究発表のための学会発表旅費に使用する予定である。
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