磁気嵐時の内部磁気圏―電離圏結合系における対流電場の発達過程

• Project/Area Number: 09J06040
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Space and upper atmospheric physics
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 西村 幸敏 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 特別研究員(SPD)
• Project Period (FY): 2009 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥7,200,000 (Direct Cost: ¥7,200,000); Fiscal Year 2011: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2010: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2009: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
• Keywords: サブストーム / オーロラ / 磁気圏-電離圏結合 / 対流電場 / ポインティングフラックス

Research Abstract

オーロラサブストーム開始に至る時系列、および関連して発生する地磁気変動(magnetic bay,Pi 2)は40年以上にわたって論争が続いてきた、磁気圏-電離圏結合系における大きな未解明問題であった。本研究では米国カリフォルニア大学ロサンゼルス校(UCLA)のLyons教授を訪問し、NASAのTHEMIS衛星、地上全天カメラ網のデータを用い、オーロラ帯極側境界増光がsubstormの前兆現象となることを事例解析と統計解析から明らかにした。また、SuperDARNレーダーによる電離圏プラズマ流の同時観測との比較の結果、オーロラ帯極側境界増光に先行して極冠域の赤道側向きプラズマ流が増大することが確かめられた。さらに、Resolute Bayに設置されている大気光観測データとの同時観測を調べてみると、昼側電離圏から経度方向に局在した高密度プラズマが視野内に流れてきて、磁極付近を通過して極側オーロラ帯境界に到達した。そしてその直後にオーロラ帯極側境界増光が発生した。これらの結果は、開いた磁力線上を局在した速いプラズマ流がopen-closed境界に向けて伝搬し、それがオーロラ帯極側境界増光およびそれに引き続く南北オーロラ(オーロラ帯の赤道向きプラズマ流)に接続することを示している。
さらにオーロラと地磁気変動との比較をしたところ、オーロラオンセットの開始とオーロラ帯のbay変化はほぼ同時であるが、その変動はその後のものと比べて数分の一程度と小さい。その数分後にさらなるオーロラの増光が起き、高緯度側に拡大していく。その過程には1-2分周期でオーロラの増光が繰り返し起きていた。このタイミングはオーロラ帯のbayの増強、中低緯度でのbayとPi 2の開始と対応していた。これまではこれらの時系列には数分程度の任意性があったが、本研究における高解像度のオーロラ観測により、その順序が明らかになった。

Research Products

• [Journal Article] Estimation of magnetic field mapping accuracy using the pulsating aurora-chorus connection (2011)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Geophysical Research Letters Volume: 38 Issue: 14 Pages: n/a-n/a
  • DOI: 10.1029/2011gl048281
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Relations between multiple auroral streamers, pre-onset thin arc formation, and substorm auroral onset (2011)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 116 Issue: A9 Pages: n/a-n/a
  • DOI: 10.1029/2011ja016768
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multi-event study of the correlation between pulsating aurora and whistler-mode chorus emissions (2011)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 116 Issue: A11 Pages: n/a-n/a
  • DOI: 10.1029/2011ja016876
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Substorm triggering by new plasma intrusion : THEMIS all-sky imager observations (2010)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Identifying the driver of pulsating aurora (2010)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Science Volume: 330 Pages: 81-84
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct measurements of the Poynting flux associated with convection electric fields in the magnetosphere (2010)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pre-onset time sequence of auroral substorms : Coordinated observations by ASIs, satellites and radars (2010)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reply to comment by Harald Frey on "Substorm triggering by new plasma intrusion : THEMIS all-sky imager observations" (2010)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Volume: 115
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Response of convection electric fields in the magnetosphere to IMF orientation change (2010)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research (in-press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Substorm triggering by new plasma intrusion : THEMIS all-sky imager observations (2010)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research (in-press)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Pre-onset time sequence of auroral substorms (2012)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Organizer: Current status and future perspectives in space weather researches
  • Place of Presentation: 名古屋大学
  • Year and Date: 2012-03-14
• [Presentation] Identifying the magnetotail source region leading to poleward boundary intensifications (2011)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2011-12-09
• [Presentation] Differences between N-S arc sequences that do and do not lead to substorm expansion onset (2010)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2010-12-16
• [Presentation] Pre-onset time sequence of auroral substorms : Coordinated observations by ASIs, satellites and radars(invited) (2010)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Organizer: International Conferences of Substorms 10
  • Place of Presentation: San Luis Obispo
  • Year and Date: 2010-03-23
• [Presentation] Substorm Triggering by New Plasma Intrusion 1 : THEMIS all-sky imager observations (2009)
  • Author(s): Yukitoshi Nishimura
  • Organizer: AGU Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco
  • Year and Date: 2009-12-17
• [Presentation] substorm時のregion 2流系の地上-衛星観測 (2009)
  • Author(s): 西村幸敏
  • Organizer: 日本惑星科学連合2009年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2009-05-18
• [Presentation] 磁気圏電場観測による電離圏を介した電磁エネルギー伝送機構の検証(invited) (2009)
  • Author(s): 西村幸敏
  • Organizer: 資本惑星科学連合2009年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2009-05-17
• [Remarks]
  • URL: http://st4a.stelab.nagoya-u.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://st4a.stelab.nagoya-u.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://st4a.stelab.nagoya-u.ac.jp/