2015 Fiscal Year Annual Research Report
偏光分光イメージング観測によるオーロラ偏光過程の解明
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26302005
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
坂野井 健 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80271857)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鍵谷 将人 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30436076)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | オーロラ / 電離圏 / 磁気圏 / 偏光 / 装置開発 / 分光 / EISCAT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、世界で初めてオーロラの「発光スペクトルの広視野偏光分布」を観測する装置を用いて複数のオーロラ輝線の偏光空間分布を同時観測し、オーロラ発光の偏光の有無に決着つけることを目的としている。H26年度には、これまでより偏光測定精度が向上した偏光分光装置と観測手法を開発し 、さらに冬期間北米に赴いて観測装置の設置ならびにオーロラ偏光の連続運用を達成した。
H27年度は、年度前半には、取得された観測データの解析を進めた。これにより判明した、装置上の問題点である、校正用光源ユニットのモーター駆動部について、改良を行った。この後、11月－12月にかけて、北米アラスカ・ポーカーフラット観測施設に赴き、改良した装置の設置ならびにオーロラ偏光キャンペーン観測を実施した。我々はこのキャンペーン観測後帰国したが、観測装置は自動で順調に運用を続け、H28年4月上旬まで連続データの取得に成功した。
さらに、H28年1月には、北欧ノルウェートロムソにおいて、EISCATレーダーと光学多点同時観測キャンペーンを実施した。これは極地研究所ならびにノルウェーやスウェーデンの研究機関との国際共同研究である。これにより、オーロラサブストームに伴う、電離圏ダイナミクスに関する貴重なレーダー光学同時観測データの取得に成功した。
これらは、修士学生の主たる研究テーマとなっている。また、複数の国内外の学会・シンポジウムで成果発表した。さらに、スイスの国際宇宙科学研究所（ISSI)のオーロラ研究メンバーに招聘されており、国際的にも注目を集めている。
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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
我々は、オーロラ発光中の偏光分布をイメージング分光可能な装置を世界で初めて開発し、これを北米・アラスカ・ポーカーフラット観測施設に設置した。そして、H26,H27年度の2年について冬期間数ヶ月にわたって、連続観測に成功した。この装置開発と2年間の連続観測データの取得の点で、著しい進捗があったといえる。
さらに、H28年1月には、北欧ノルウェートロムソにおいて、EISCATレーダーと光学多点同時観測キャンペーンを国際協力のもと実施した。さらに、スイスの国際宇宙科学研究所（ISSI)のオーロラ研究メンバーに招聘された。このような、国際連携が発展したのもH27年度の特徴といえる。
しかしながら、とくに北米アラスカの観測の経験から、装置にまだ問題があり、とくに校正光源ユニットのモータ－駆動部の問題で、満足する校正データが不十分であることも新たに明らかになった。この点で、まだ装置開発上の問題点が残っており、進展については上記区分の判断とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
H26年度、H27年度の2年間の装置開発と北米アラスカにおける観測経験ならびにこれまでのデータ解析による検証から、装置上の改良点は把握しており、対策を検討している。具体的には、モーター駆動部の精度と信頼性を向上させるため、エンコーダーを用いる等である。これらの改良をH28年度冬期前までに完了させ、冬期は改良された装置を北米アラスカに設置し、連続観測を実施する予定である。ただし、国際共同研究の進捗次第では、北欧にいく可能性もある。
また、H27年度行った北欧におけるEISCATレーダーならびに光学同時観測については、まずこの観測データの解析を推進する。一方、H28年度冬期もこのEISCAT－光学同時観測は実施予定であり、国際共同研究の加速が期待される。
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| Causes of Carryover |
本研究費で開発された、オーロラ偏光の広視野イメージング分光装置は、これまでにない新しい装置であり、満足できるクオリティのデータを取得するまでには、試行錯誤が必要であった。とくに、北米・アラスカでは、低温環境（-30℃以下）で構成試験を行うこととなり、モーター駆動について、日本では予想できなかった不具合が発生した。また、アラスカの現場では判別つかない装置上のトラブルについて、日本に帰国してデータ解析をして分かることもあった。
このような試行錯誤と予想以上のトラブルの発生のため、装置開発の経費執行におくれが生じている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
これまでの2年間の装置開発、観測経験とデータ解析の結果、克服しなければならない装置上の問題点は概ね判明している。従って、今年度はそれらの問題点について、物品費をもちいて部品を調達し、改良する。これらの装置改良に必要な物品費に加えて、北米アラスカと、北欧に行くための旅費を計画的に執行する予定である。
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[Journal Article] Relation between fine structure of energy spectra for pulsating aurora electrons and frequency spectra of whistler mode chorus waves2015
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, O. Santolik
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Journal Title
J. Geophys. Res. Space Physics
Volume: 120
Pages: 7728-7736
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] 脈動オーロラの内部変調の起源2016
Author(s)
三好由純, 齋藤慎司, 大山伸一郎, 栗田怜, 平原聖文, 関華奈子, 西山尚典, 片岡龍峰, 浅村和史, 加藤雄人, 坂野井健, 海老原祐輔, O. Santolik
Organizer
ISEE共同研究集会脈動オーロラ研究集会
Place of Presentation
名古屋大学（名古屋市）
Year and Date
2016-03-01 – 2016-03-02
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[Presentation] 相対論的マイクロバーストと脈動オーロラ2015
Author(s)
三好由純, 齋藤慎司, 栗田怜, 大山伸一郎, 平原聖文, 浅村和史, 坂野井健, E.Turunen, A.Kero, P. Veronen
Organizer
第６回極域科学シンポジウム
Place of Presentation
極地研究所（立川市）
Year and Date
2015-11-16 – 2015-11-19
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[Presentation] 脈動オーロラにおける内部変調の起源について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・地球惑星圏学会第138回総会・講演会
Place of Presentation
幕張メッセ（千葉市）
Year and Date
2015-10-31 – 2015-11-03
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[Presentation] The estimation of the altitude of auroral emission from grand-based multiple optical observation2015
Author(s)
近藤 裕菜, 坂野井 健, 田中 良昌, 小川 泰信, 鍵谷 将人, 宮岡 宏, Partamies Noora, Whiter Daniel, Brandstrom Urban, Enell Carl-fredrik, Kozlovsky Alexander
Organizer
日本地球惑星科学連合2015年大会
Place of Presentation
幕張メッセ（千葉市）
Year and Date
2015-05-24 – 2015-05-28
