2015 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, 宇宙地球環境研究所, 助教 (10719454)
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2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 磁気嵐 / 地球内部磁気圏観測 / 酸素イオン供給・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、予想以上に巨大化し世界的に注目を浴びた2015年3月17日の磁気嵐について、米国Van Allen Probes衛星のRBSPICE粒子検出器を用いて実施し、最重要エネルギー帯の時間空間変動を調査した。その結果、同磁気嵐は3段階に発達したことが明らかになった。より具体的には、0.1 - 10 keV/nTの第1断熱不変量を持つ高エネルギーイオンが内部磁気圏深くまで注入され、さらにその密度が増したことで磁気嵐が巨大化（約5割増強）したことが明らかになった。また、イオン密度に密接に関連している太陽風密度の変化を加味することで従来のDst予測経験モデル（Burtonモデル）を拡張し、密度変化が3段階目の磁気嵐発達に寄与していることを示した。研究代表者はこの成果について、国際学会において1件の口頭発表を、国内学会において1件の口頭発表を行った。また、国際学会誌に論文を1編出版し、1編を執筆中である。課題②については、昨年度から実施していた研究の成果を論文にまとめ、国際学会誌に投稿した。
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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
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、巨大磁気嵐中のプラズマ圧に最も寄与する「最重要エネルギー帯」の空間分布の解析と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。来年度以降は他の磁気嵐についても継続して調査・解析を行う予定である。
「最重要エネルギー帯」の解析については、巨大磁気嵐中の時間発展をイオン速度分布関数レベルで追跡することに成功し、地磁気指数からではわからなかった磁気嵐の3段階発達を示すことができた。さらに、その3段階目の発達はイオンの深内部磁気圏への侵入ではなく密度の増加が原因であることを提唱し、経験モデルを拡張することで証明した。
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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。2015年3月17日巨大磁気嵐でも突発的なイオン増加が発生しているので、酸素イオン非断熱加速の有無を調査する。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。
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する。2015年3月17日の磁気嵐を中心に事例解析を進め、続いて複数事例解析あるいは統計解析を行う予定である。
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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。
Van Allen Probes衛星科学グループ会議で研究成果を発表し国際情報交換を行う予定であったが、同会議が翌年度4月に行われることになったため、今年度の支出として予定していた旅費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、現在投稿中の論文の掲載費用とVan Allen Probes衛星科学グループ会議への出張費に使用する計画である。
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[Presentation] Characteristics of ring current protons and oxygen ions during the 7 January 2015 and 17 March 2015 storms: Van Allen Probes/RBSPICE observations2015
Author(s)
Kunihiro Keika, K. Seki, M. Nose', S. Machida, Y. Miyoshi, L. J. Lanzerotti, D. G. Mitchell, M. Gkioulidou, A. J. Gerrard, and J. W. Manweiler
Organizer
2015 AGU Fall Meeting
Place of Presentation
Moscone Center, San Francisco
Year and Date
2015-12-17 – 2015-12-17
Int'l Joint Research
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