北米域での高時間分解能オーロラ観測と電波観測を軸とした脈動オーロラ変調機構の研究

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25302006
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 三好 由純 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (10377781)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾崎 光紀 金沢大学, 電子情報学系, 准教授 (70422649) ; 海老原 祐輔 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (80342616) ; 片岡 龍峰 国立極地研究所, 大学共同利用機関等の部局等, 准教授 (90462671)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 脈動オーロラ / コーラス波動 / 波動粒子相互作用 / 時間階層性

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、脈動オーロラと呼ばれる明滅するオーロラの持つ時間変動の起源について、VLF帯のプラズマ波動であるホイッスラーモード・コーラスとの対応関係を、高感度カメラによるオーロラの高速撮像と地上VLF波動観測との対応から明らかにすることを目的としている。
これまでの研究において、北米（アラスカ、カナダ）でオーロラの高速撮像を実施し、脈動オーロラおよび他のオーロラの動態の研究を進めてきた。特に、アラスカの観測データを用いて、脈動オーロラ中の主脈動と呼ばれる数秒周期の変動と内部変調と呼ばれる数百ミリ秒程度の時間スケールとの変動についての研究を進め、両者の関係が従来知られていたよりもきわめて多様であることを明らかにした。また、カナダでの観測においては、地上に設置されているVLF波動の観測データとの比較を行い、ホイッスラーモード・コーラスの時間変化と脈動オーロラの時間変化とがきわめてよい対応を示すことを同定した。また、関連して、理論的な研究を進め、脈動オーロラの主脈動および内部変調は、ホイッスラーモード・コーラスの低周波数帯のバーストおよびエレメントによって引き起こされているとするモデルを提唱し、人工衛星の観測によって実証した。また、このカナダで取得された観測データは、このモデルと調和的である。これらの成果は、国内外の学会や論文として報告されるとともに、新聞等でも報じられた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

平成27年度については、脈動オーロラとVLF波動（コーラス波動）との対応関係についての新たなモデルを提案し論文で報告するとともに、そのモデルを裏付ける地上光学観測およびVLF波動観測についての論文報告を行ったため。

Strategy for Future Research Activity

地上観測から見出された脈動オーロラとVLF波動との対応関係において、さらに多くの事例をもとに統計的な傾向を明らかにするとともに、脈動オーロラの主脈動、内部変調周期特性についての統計的な研究も進めていく。

Causes of Carryover

H27年度の観測データ保存用のストレージディスク購入時に、当初予定よりも安価に購入できたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

H28年度に消耗品購入分として使用を予定している。

Research Products

• [Int'l Joint Research] アラスカ大学/アイオワ大学(米国)
  • Country Name: U.S.A.
  • Counterpart Institution: アラスカ大学/アイオワ大学
• [Int'l Joint Research] アサバスカ大学(カナダ)
  • Country Name: CANADA
  • Counterpart Institution: アサバスカ大学
• [Int'l Joint Research] サダンキラ地球物理学観測所(フィンランド)
  • Country Name: FINLAND
  • Counterpart Institution: サダンキラ地球物理学観測所
• [Int'l Joint Research] チェコ科学アカデミー(チェコ)
  • Country Name: CZECH
  • Counterpart Institution: チェコ科学アカデミー
• [Journal Article] Compound auroral micromorphology: Ground-based high-speed imaging (2015)
  • Author(s): Kataoka, R., Y. Fukuda, Y. Miyoshi, Y. Miyahara, S. Itoya, Y. Ebihara, D. Hampton, H. Dahlgren, D. Whiter, and N. Ivchenko
  • Journal Title: Earth, Planets and Space Volume: 67 Pages: 23
  • DOI: 10.1186/s40623-015-0190-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Energetic electron precipitation associated with pulsating aurora: EISCAT and Van Allen Probes observations (2015)
  • Author(s): Miyoshi, Y., S. Oyama, S. Saito, H. Fujiwara, R. Kataoka, Y. Ebihara, C. Kletzing, G. Reeves, O. Santolik, M. Cliverd, C. Rodger, E. Turunen, and F. Tsuchiya
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 120 Pages: NA
  • DOI: 10.1002/2014JA020690
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Relativistic electron precipitations in association with diffuse aurora: Conjugate observation of SAMPEX and the all sky TV camera at Syowa Station (2015)
  • Author(s): Kurita, S., A. Kadokura, Y. Miyoshi, A. Morioka, Y. Sato, and H. Misawa
  • Journal Title: Geophys. Res. Lett. Volume: 42 Pages: 4702-4208
  • DOI: 10.1002/2015GL064564
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Relation between energy spectra of pulsating aurora electrons and frequency spectra of whistler-mode chorus waves (2015)
  • Author(s): Miyoshi, Y., S. Saito, K.Seki, T. Nishiyama, R. Kataoka, K. Asamura, Y. Katoh, Y. Ebihara, T. Sakanoi, M. Hirahara, S. Oyama, S. Kurita, and O. Santolik
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 120 Pages: 7728-7736
  • DOI: 10.1002/2015JA021562
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A direct link between chorus emissions and pulsating aurora on timescales from milliseconds to minutes: A case study at subauroral latitudes (2015)
  • Author(s): Ozaki, M., S. Yagitani , K. Sawai , K. Shiokawa , Y. Miyoshi , R. Kataoka , A. Ieda , Y. Ebihara , M. Connors , S. Ian , Y. Katoh , Y. Otsuka , N. Sunagawa , and V. Jordanova
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 120 Pages: 9617-9631
  • DOI: 10.1029/2015JA021381
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Wide energy electron precipitations and their impact on the middle atmosphere associated with the pulsating aurora (2015)
  • Author(s): Y. Miyoshi, S. Oyama, S. Saito, E. Turunen, S. Kurita, A. Kero, P. Verronen, R. Kataoka, Y. Ebihara, C. Kletzing, G. Reeves, O. Santolik, M. Clilverd, C. Rodger, and F. Tsuchiya
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting
  • Place of Presentation: 米国サンフランシスコ
  • Year and Date: 2015-12-14 – 2015-12-18
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 脈動オーロラの内部変調機構の起源 (2015)
  • Author(s): 三好 由純、齊藤 慎司、 関 華奈子、 西山 尚典 、片岡 龍峰、浅村 和史、加藤 雄人、海老原 祐輔、坂 野井 健; 平原 聖文; 大山 伸一郎; 栗田 怜; 尾崎 光紀; Santolik Ondrej
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] サブオーロラ帯における地磁気脈動と対応した脈動オーロラとコーラス波動の地上観測 (2015)
  • Author(s): 澤井 薫、尾崎 光紀、八木谷 聡、塩川 和夫、三好 由純、片岡 龍峰、海老原 祐輔、家田 章正、Connors Martin
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] s-CMOSカメラによる脈動オーロラの内部変調構造の観測 (2015)
  • Author(s): 山田 晴仁、三好 由純、栗田 怜、齊藤 慎司、町田 忍、片岡 龍峰、福田 陽子、海老原 祐輔、尾崎 光 紀、浅村 和史、Hampton Donald
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03
• [Presentation] レベルセット法を用いた脈動オーロラパッチの自動抽出 (2015)
  • Author(s): 尾崎 光紀、井上 智寛、八木谷 聡、片岡 龍峰、塩川 和夫、三好 由純、海老原 祐輔、Connors Martin、門倉 昭、中野 慎也、久保 守、南保 英孝、今村 幸佑
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2015-10-31 – 2015-11-03