2014 Fiscal Year Research-status Report
内部磁気圏編隊衛星データを用いたリングカレントイオン加速と消失に関する研究
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26800257
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
桂華 邦裕 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 特任助教 (10719454)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁気嵐 / 酸素イオン加速 / データ解析ソフトウェア開発 / Van Allen Probesミッション / 国際情報交換 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、交付申請書の「研究の目的」に記載した課題①「プラズマ圧に最も寄与する「最重要エネルギー帯」の空間分布と磁気活動度依存性」と課題②「プラズマ圧O+/H+比の突発的増加を引き起こす「内部磁気圏での非断熱加速」の有無 」を、「研究実施計画」に記載した(A)と(B)の方法を用いて、実施した。
磁気嵐の発達・減衰は内部磁気圏プラズマ圧の増加・減少によって起こる。プラズマ圧は静穏時には水素イオン(H+)が支配的であるが、擾乱時には地球電離圏起源の1価の酸素イオ ン(O+)の寄与が大きくなることが知られている。プラズマ圧 O+/H+比を増加させる主要物理過程としては、図1に示すように、(A)電離圏から 磁気圏尾部に流出する O+の増加、(B)プラズマシートでの非断熱加速、(C)内部磁気圏での非 断熱加速が提唱されている。しかし、各過程の相対的な重要性はまだ明らかになっていない。
課題①については、米国Van Allen Probes衛星のRBSPICE粒子検出器とHOPE粒子検出器のデータを用いて実施している。RBSPICE酸素イオンデータの低エネルギー側データ（50-120 keV）が校正中のため、来年度以降校正されたデータを含めた形でプラズマ圧を計算し、より詳しい調査を行う必要がある。
課題②については、2013年6月6日の磁気嵐主相中にVan Allen Probes衛星2基によって観測されたイオンフラックス急増現象を事例解析した。フラックスの急増は局所的な電場増加・プラズマ注入に起因し、酸素イオンは断熱的に加速されていることが明らかになった。研究代表者はこの成果について、国際学会において3件の口頭発表を（うち招待講演1件）、国内学会において2件の口頭発表を行い、国際学会誌に投稿する論文を執筆中である。
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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
本年度は、Van Allen Probes衛星搭載RBSPICE粒子検出器のデータを集中的に解析し、プラズマ圧の計算および突発的イオンフラックス増加現象の事例解析を、当初の計画通りに実施することができた。プラズマ圧の計算は、データ校正中の部分があるため、来年度以降も継続して調査・解析を行う予定である。
事例解析については、内部磁気圏における酸素イオン増加中のエネルギースペクトル変動を明らかにし、当初目的としていた「内部磁気圏での非断熱加速の有無」に対する１つの答えを導き出すことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度に実施した事例研究を発展させ、同様の現象（酸素イオンフラックスの急激な増加）をVan Allen Probesミッション全期間にわたって調査し、統計解析を行う。突発的なイオン加速については、酸素イオン非断熱加速発生の頻度を調査する。長時間スケールの変動については、酸素イオン流出量増加に伴い磁気嵐発達前に形成される可能性がある高密度酸素イオンにも注目し、幅広いエネルギー帯についてイオンフラックスの時間空間変動を解析する。
2015年3月17日にVan Allen Probes衛星が打ち上げられて以降最大の磁気嵐が発生した。その磁気嵐の主相中に突発的な粒子フラックスの上昇が観測されており、水素イオンだけでなく酸素イオンも増加していることを示唆するデータが取得されている。内部磁気圏で非断熱加速が発生しているかどうかも含め、この現象を詳しく解析する予定である。
当初予定していたプラズマ圧の計算は継続中であるが、最終的な値を出すためには、RBSPICE、HOPE両観測器のキャリブレーション情報が重要になる。実際に米国に於いて圧力計算を担当している研究者と密に連絡を取り合って、共同で作業を進めていく。
イオン消失については、EMIC波動に伴う消失量を定量的に評価する課題を実施するため、Van Allen Probes衛星による複数編隊観測の例を調査し、事例解析を進める。
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| Causes of Carryover |
研究成果を発表する論文の出版が来年度になったため、今年度の支出として予定していた論文掲載費用を翌年度に使用することになった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は、翌年度分として請求した助成金の経費「その他」と合わせ、論文掲載料の支払いに使用する計画である。
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[Journal Article] Formation of the oxygen torus in the inner magnetosphere: Van Allen Probes observations2015
Author(s)
M. Nose', S. Oimatsu, K. Keika, C. A. Kletzing, W. S. Kurth, S. DePascuale, C. W. Smith, R. J. MacDowall, S. Nakano, G. D. Reeves, H. E. Spence and B. A. Larsen
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Journal Title
Journal of Geophysical Research Space Physics
Volume: 120
Pages: 1-15
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] CDF data archive and integrated data analysis platform for ERG-related ground data developed by ERG Science Center (ERG-SC)2015
Author(s)
T. Hori, Y. Miyashita, Y. Miyoshi, K. Seki, T. Segawa, Y.-M. Tanaka, K. Keika, M. Shoji, I. Shinohara, K. Shiokawa, Y. Otsuka, S. Abe, A. Yoshikawa, K. Yumoto, Y. Obana, N. Nishitani, A. S. Yukimatu, T. Nagatsuma, M. Kunitake, K. Hosokawa, Y. Ogawa, K. T. Murata, M. Nose', H. Kawano, and T. Sakanoi
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Journal Title
J. Sp. Sci. Info. Jpn.
Volume: 4
Pages: 75-89
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Ion composition and energization in the Earth’s inner magnetosphere and the effects on the ring current buildup2014
Author(s)
K. Keika, L. M. Kistler, P. C. Brandt, K. Seki, M. Nose', S. Machida, L. J. Lanzerotti, M. Gkioulidou, A. Ukhorskiy, and D. G. Mitchell
Organizer
2014 AGU Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco, CA.
Year and Date
2014-12-16 – 2014-12-16
Invited
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