2012 Fiscal Year Annual Research Report
電磁流体・粒子連結シミュレーションによる地球放射線帯ダイナミクスの研究
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24340119
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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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) |
吉川 顕正 九州大学, 国際宇宙天気科学・教育センター, 講師 (70284479)
深沢 圭一郎 九州大学, 情報基盤研究開発センター, 助教 (50377868)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 超高層物理学 / 宇宙空間 / 地球電磁気 |
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| Research Abstract |
地球を取り巻く高エネルギー粒子を放射線帯と呼ぶ。放射線帯電子は磁気嵐後に大きく増えることもあれば減ることもあり、その挙動は謎に包まれている。本研究では、拡散係数を用いずに高エネルギー電子の輸送過程を解くシミュレーションを開発することにより、論争が続く二つの説(外部供給説と内部加速説)に決着をつけることを目的とする。グローバル電磁流体シミュレーションと運動論的粒子輸送シミュレーションを結合し、サブストーム時の内部磁気圏でおこる電子変動の再現実験を行った。その結果、プラズマ圧と磁場の空間不均一構造により内部磁気圏の電場が振動し、50keV以下のエネルギーを持つ電子のフラックスが振動しながら大きく増加することなど、内部磁気圏高エネルギー電子の変動をサブストーム時に磁気圏でグローバルに進行する力学過程の結果として理解することに成功した。また、Polar衛星が観測した電子のデータを解析し、内部磁気圏高エネルギー粒子の統計的位相空間分布モデルを作成した。NASAのFok博士が開発した内部磁気圏シミュレーションと電磁流体シミュレーションも結合し、太陽風-磁気圏-内部磁気圏-電離圏過程を理解する研究基盤を構築した。また、非一様・非等方性電離層とAlfven波によって運ばれる沿磁力線電流系の相互作用について、電離層電流が伝導度勾配領域を横切る時に生じる分極場生成プロセスを3次元電流クロージャーの観点からの再定式化し、過剰電流の電離圏内閉じ込め効率、及び磁気圏への沿磁力線電流として解放効率を導出した。更に数値実験により、Alfven波と結合したCowlingチャンネル生成に成功し、磁気圏と電離圏の結合を記述するポテンシャルソルバーを、Alfven波を媒介して駆動させるスキームをほぼ完成させることができた。また、研究分担者の深沢氏が開発しているグローバル電磁流体シミュレーションと内部磁気圏粒子輸送コードを結合するための予備調査を行い、計算結果の妥当性を検討した。
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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
二種の内部磁気圏粒子輸送コードと二種のグローバル電磁流体コードを各々個別に連結し、それぞれの特徴を活かした研究を実施する基盤を構築できたこと。結合シミュレーションによりサブストーム時に発現する内部磁気圏高エネルギー電子の変動を力学過程の文脈で説明できたこと。
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| Strategy for Future Research Activity |
セミ・ラグランジュ法を用いて太陽風と磁気圏内部を連結し、放射線帯増加の外部供給説を検証する。コーラス電磁波動放射が発生する時空間領域を明らかにし、放射線帯増加の内部加速説を検証する。太陽風パラメータを変えて放射線帯が効率良く増加する条件を探索するとともに、極端な太陽風パラメータを与え、巨大太陽フレアが放射線帯に及ぼす影響を調べる。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
論文の執筆が遅れたため、英文校閲費1編分が不要となった。次年度に論文を執筆した際に使用予定である。
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[Journal Article] Structures of dayside whistler-mode waves deduced from conjugate diffuse aurora2013
Author(s)
Nishimura, T., J. Bortnik, W. Li, R. M. Thorne, B. Ni, L. R. Lyons, V. Angelopoulos, Y. Ebihara, J. W. W. Bonnell, O. Le Contel, and H. -U Aust〓r
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Journal Title
Journal of Geophysical Research
Volume: 118
Pages: 664-673
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Effect of R2-FAC development on the ionospheric electric field pattern deduced by a global ionospheric potential solver2012
Author(s)
Nakamizo, A. , Y. Hiraki, Y. Ebihara, T. Kikuchi, K. Seki, T. Hori, A. Ieda, Y. Miyoshi, Y. Tsuji, Y. Nishimura, and A. Shinbori
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Journal Title
Journal of Geophysical Research
Volume: 117
Pages: A09231
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Observed correlation between pulsating aurora and chorus waves at Syowa Station in Antarctica : a case study2012
Author(s)
Ozaki, M., S. Yagitani, K. Ishizaka, K. Shiokawa, Y. Miyoshi, A. Kadokura, H. Yamagishi, R. Kataoka, A. Ieda, Y. Ebihara, N. Sato, and I. Nagano
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Journal Title
Journal of Geophysical Research
Volume: 117
Pages: A08211
DOI
Peer Reviewed
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