オーロラ現象に関与する静電ポテンシャル構造の室内実験

1986 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 61460226
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 佐藤 徳芳 東北大, 工学部, 教授 (40005252)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 津島 晴 東北大学, 工学部, 助手 (90171991) ; 三重野 哲 東北大学, 工学部, 助手 (50173993) ; 畠山 力三 東北大学, 工学部, 助教授 (00108474)
• Keywords: オーロラ / ミラー磁場 / 電位構造

Research Abstract

実験装置は、東北大学の接触電離プラズマ発生装置、Qt-MachineおよびQt-Upgrade Machineを使用した。装置端に設置された熱板(約2300K)上でアルカリ金属蒸気が接触電離して生成されるプラズマを軸方向の強磁界で保持する。プラズマ密度は【10^8】-【10^9】【cm^(-3)】であり、このプラズマを軸方向に加速し、プラズマ流として磁力線に沿って流す。磁界は、プラズマ源から遠ざかるに従って強くなるようなミラー型配位とする。ミラー比は1-7である。このような配位は、オーロラ上空を模擬するものであり、そこで形成される静電ポテンシャル構造の室内実験が可能と考えられる。
実験結果を要約すると、
1.プラズマが磁力線に沿って流れ、磁界が強くなる場所に到達すると、プラズマ電位が上昇する。
2.上記の電位上昇は、電子を加速する方向の電界を発生、事実プラズマ流前面に電子加速が観測される。
3.電位上昇の大きさは、ミラー比およびプラズマ流速とともに大きくなり、理論的予測と一致する。
4.プラズマ流がターゲットに達すると、著しいターゲットの影響が見られ、ターゲット電圧が正のときには、電位上昇が増大し、ターゲツト電圧が負のときには、電位上昇が減少する。
以上の結果は、プラグマ流中の電子とイオンのピッチ角が異なることに起因する電位上昇の理論的結界とおゝむね一致するが、ターゲットの影響は理論的予測には含まれておらず、特筆すべき重要な実験結果である。
今後更に詳細を述べ、オーロラ電子加速機構について有用な知見を得るよう研究を進める。

Research Products

• [Publications] A.Tsushima: Physical Review Letters. 56. 1815-1818 (1986)
• [Publications] N.Sato: Physical Reciew Letters. 57. 1227-1230 (1986)
• [Publications] Y.Suzuki: Journal of the Physical Society of Japan. 55. 1568-1573 (1986)