2020 Fiscal Year Annual Research Report
宇宙ー地球連結シミュレーションを軸とした放射線帯変動メカニズムの実証的研究
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20H01960
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
海老原 祐輔 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (80342616)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 高史 九州大学, 国際宇宙天気科学・教育センター, 博士研究員 (70346766)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 磁気圏 / 太陽風ー地球相互作用 / 放射線帯 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低周波の電磁波動であるアルベン波は太陽風から極域に多くの電磁エネルギーを運び、太陽風―地球結合系の要と考えられている。このとき沿磁力線電流も付随していると考えられているが、そのエネルギー変換過程や電流の発生原因はよくわかっていない。磁気圏中を伝わるアルベン波の波束を追跡しエネルギー変換領域を特定するという新しい方法を考案し、MHDシミュレーションで得られた結果に適用した。従来、電流Jと電場Eの内積が負となる領域で沿磁力線電流（アルベン波）が発生すると考えられていたが、必ずしもそうであるとは限らず、磁力線の張力とプラズマ速度の内積を考慮すべきであることがわかりつつある。このとき付随するプラズマの運動はSuperDARN地上レーダー網などで観測される電離圏対流とよく似ている。
電磁イオン・サイクロトロン(EMIC)波動は放射線帯を構成する相対論的電子を効率良く散乱し、放射線帯減少の原因の一つとして考えられている。MHDシミュレーションと内部磁気圏粒子移流シミュレーションを組みあわせ、EMIC波動が線形的、非線形的に成長可能な領域を求めた。内部磁気圏における主要な擾乱である惑星空間衝撃波到来時、磁気圏対流活性化時、サブストーム発生時に着目した。南向きの惑星間空間磁場が続くと磁気圏対流が高まり、熱いイオンが内部磁気圏に注入され、夜側内部磁気圏でEMIC波動が線形的および非線形的に成長することが示された。一方、惑星間空間衝撃波到来時およびサブストーム発生時においては顕著な成長は見られなかった。
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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
領域１型沿磁力線電流は磁気圏と極域電離圏をつなぐ主要な沿磁力線電流で、太陽風から極域電離圏に輸送される電磁エネルギーを理解する上で重要である。その発生領域として従来高緯度磁気圏境界、低緯度磁気圏境界、磁気圏尾部が考えられていたが、我々の新しい方法によると低緯度磁気圏境界にあり、惑星間空間磁場の極性に応じて電流量が変わるという観測結果もよく説明する。従来の考えとは全く異なるもので、これは想定以上の成果と言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
太陽風から電離圏に至るエネルギー輸送・変換過程について惑星間空間磁場の向きに対する依存性を調べ、対流電場との関係、内部磁気圏に輸送される熱い電子やイオンとの関係、内部磁気圏に至るエネルギーの流れ、内部磁気圏におけるコーラス波動および電磁イオンサイクロトロン波の励起に至るエネルギ－の流れの明らかにする。
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Research Products
(4 results)
