2012 Fiscal Year Annual Research Report
新しい環電流モデルを用いたULF波動が放射線帯粒子加速に果たす役割の実証的研究
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24340118
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
関 華奈子 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (20345854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
天野 孝伸 東京大学, 理学系研究科, 助教 (00514853)
齊藤 慎司 独立行政法人情報通信研究機構, 電磁波計測研究所, 研究員 (60528165)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 放射線帯 / 低周波波動ULF / 磁気嵐 / ジオスペース / 環電流 / ドリフト運動論 / 粒子加速 |
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| Research Abstract |
ジオスペースとは、人類の活動域となりつつある、地球の影響が強くおよんでいる宇宙空間を意味している。ジオスペース最大規模の変動現象である宇宙嵐(geopace storm)時には、放射線帯が大きく変動することが知られており、この変動機構の解明は、国際ジオスペース探査の主目標となっている。放射線帯電子の加速過程を理解するためには、内部磁気圏における電磁場と粒子の変動を理解することが不可欠であるが、申請者らはこれまでに、両者を自己無撞着に解くことが可能な新しい環電流モデルを開発してきた。この新モデルの特徴は、世界で初めてULF波動を含む電磁場の変動と環電流イオンのダイナミクスを同時に物理方程式に基づき記述可能にした点である。本研究では、境界条件やプラズマ圏の導入などの改良を加えることで、新モデルのULF波動記述性能をより現実的なものとし、放射線帯粒子の軌道追尾モデルと結合し、結果をRBSPなどの最新のジオスペース観測データとすることで、ULF波動が放射線帯粒子加速に果たす役割を明らかにすることを目的としている。
計画初年度である平成24年度には、地方時方向の波数mを持つ単色波を与えるなど、単純化した境界条件を与えることで、新モデルによるULF波動記述の基本性質を調べることを重点的に行った。その結果、グリッド数による波の減衰率など、数値的な制約をおさえた上で、背景密度や波の波数などによって、内部磁気圏におけるULF波動の分布がどのように変化するかを検証した。また、放射線帯モデルに波動粒子相互作用を組み込むことで、波動粒子相互作用が放射線帯の消失機構にどのような役割を果たすかを調べた。また、境界条件を与えるのに重要となる電離圏ポテンシャルソルバーの開発なども行った。なお、経度方向に空間分解能を上げた計算を行うため、計算速度を重視した、環電流および放射線帯モデル専用クラスター計算機システムを導入し、効率的に研究を進める環境を整備した。
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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
当初の計画通り、環電流モデルのULF記述特性を調べることができたとともに、放射線帯モデル等を用いた関連研究やクラスター計算機の導入などを予定通り実施できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度導入した専用クラスター計算機を用いて、昨年度にはじめた内部磁気圏におけるULF波動と環電流イオンの相互作用についてパラメータサーベイを実施する。また、新しくゼロエネルギープラズマの移流方程式に基づいてプラズマ圏の時間発展を解くモジュールを開発し、印可される対流電場の変化に対応したプラズマ圏の変動を記述可能にする開発を引き続き継続する。
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