2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on nonlinear ion dynamics in electromagnetic ion cyclotron wave emissions
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26800256
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
小路 真史 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任助教 (80722082)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 超高層物理学 / 非線形波動粒子相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
内部磁気圏において、周波数上昇・下降を起こす電磁イオンサイクロトロン(EMIC)放射がしばしば観測されている。これまでの研究によって、周波数上昇を起こすEMIC波動が非線形相互作用を引き起こし、高エネルギープロトンや相対論的電子の非常に効率の高い散乱を引き起こすことを明らかにしてきた。本年度の研究では、非線形波動粒子相互作用によって周波数が降下するEMIC放射(フォーリングトーン放射)に注目したイオン・ハイブリッドシミュレーションを行い、高エネルギープロトン粒子との相互作用によって波動が励起する過程を再現した。従来のシミュレーション手法に加えて、静電成分を合わせて解くシミュレーションコードに発展させた。先に低周波波動によってシミュレーション空間に生成される静電場によって背景の低エネルギーイオンの分布を強く歪める力が働き、後から励起するEMIC波動が、空間的に歪められた波形をもって励起され、細かな空間パケット構造の集合として現れる。これらのパケットの長さは理論的に求められるEMIC波動の一波長程度しかないため、高エネルギープロトンとの相互作用で、波のフレームにおいて相対的にサイクロトロン補足されるものが強く現れる。非線形成長理論において、強く粒子捕捉が起きた場合には周波数下降を起こす共鳴電流が現れ、その後周波数下降しながら非線形成長を起こす。以上のプロセスによって、EMICフォーリングトーン放射がシミュレーション空間内で励起された。強い非線形相互作用を起こした高エネルギーイオンは、速度分布関数上においてプロトンヒルと呼ばれる分布関数上の膨らみとして現れる。EMIC波の共鳴速度の増加に伴い、このプロトンヒルが移動する様子が再現された。
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Fast modulations of pulsating proton aurora related to subpacket structures of Pc1 geomagnetic pulsations at subauroral latitudes2016
Author(s)
Ozaki, M., K. Shiokawa, Y. Miyoshi, R. Kataoka, S. Yagitani, T. Inoue, Y. Ebihara, C.‐W Jun, R. Nomura, K. Sakaguchi, Y. Otsuka, M. Shoji, I. Schofield, M. Connors, and V. K. Jordanova
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Journal Title
Geophys. Res. Lett.
Volume: 43
Pages: 7859-7866
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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