磁気圏尾部の電流層構造から調べるプラズマ不安定の物理

• Project/Area Number: 13J04057
• 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: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 齋藤 実穂 東京工業大学, 理工学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 磁気圏物理 / サブストーム / 電流層 / プラズマシート / プラズマ不安定 / 人工衛星 / オーロラ / 多点同時観測 / 磁気圏尾部 / 電流 / 同時多点観測 / 地球電磁気 / 人工衛 / プラズマ / 磁気圏 / 尾部 / THEMIS計画 / MMS計画

Outline of Annual Research Achievements

「地球と太陽（太陽風）の相互作用からどのような物理過程で、オーロラ現象が引き起こされるのか」、その過程を明らかにするために、人工衛星の観測データの解析を行った。これまで調べることが難しかったオーロラ現象の源の構造、特に電流層の構造を調べることから、プラズマ物理を用いたオーロラ現象の説明を試みた。

THEMIS衛星群を用いた電流観測から、「磁気圏尾部の電流経路」、「サブストームの発生源（起電力）」、「磁気圏のエネルギー収支」がわかるようになることが期待できる。また電流密度の構造と理論研究を合わせることにより磁気圏尾部プラズマシートが安定的に存在できるのか議論できるようにするための基礎的な知見を得ることができた。

研究では、 複数の人工衛星を用いた磁気圏尾部の解析方法を開発し、電流密度を直接調べることを可能にした。開発した解析手法は、2007年にNASAが打ち上げたTHEMIS衛星群５機を用いて実際の観測データへ適用をした。2007年から2014年の観測事例を調べ統計的な性質を得ることができた。次に平均的な状態と比べて、サブストーム（オーロラ嵐）ときにどのような特徴が見られるのかを調べた。これまで磁気圏で電流密度が高くなる場合は、サブストームの成長相と考えられていたが、発達相にも高くなることを初めて示すことができた。ストーム開始時の電流系のモデルを構築し、プラズマシートの東西非対称の特徴を観測データから明らかにした。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] THEMIS two-point measurements of the cross-tail current density: A thick bifurcated current sheet in the near-Earth plasma sheet (2015)
  • Author(s): Miho Saito
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Space Physics Volume: 120 Issue: 8 Pages: 6258-6275
  • DOI: 10.1002/2015ja021142
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] High current density in the near-Earth plasma sheet (2015)
  • Author(s): Miho Saito
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting
  • Place of Presentation: San francisco, USA
  • Year and Date: 2015-12-18
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] サブストーム開始前後に観測される高い電流密度 (2015)
  • Author(s): 齋藤実穂
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 本郷、東京
  • Year and Date: 2015-11-01
• [Presentation] サブストーム開始前後に観測される高い電流密度 (2015)
  • Author(s): 齋藤実穂
  • Organizer: 地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: 東京本郷
  • Year and Date: 2015-11-01
• [Presentation] Intense cross-tail and field-aligned currents in the near-Earth tail during substorms (2015)
  • Author(s): Miho Saito
  • Organizer: American Geophysical Union Chapman Conference
  • Place of Presentation: Fairbanks Alaska, USA
  • Year and Date: 2015-09-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Intense cross-tail and field-aligned currents in the near-Earth tail during substorms (2015)
  • Author(s): Miho Saito
  • Organizer: American Geophysical Union Chapman Conference
  • Place of Presentation: Alaska, USA
  • Year and Date: 2015-09-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 強い尾部電流密度とサブストームの物理 (2015)
  • Author(s): 齋藤実穂
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張、千葉
  • Year and Date: 2015-05-28
• [Presentation] 強い尾部電流密度とサブストームの物理 (2015)
  • Author(s): 齋藤実穂
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合 2015 年大会
  • Place of Presentation: 幕張
  • Year and Date: 2015-05-28
• [Presentation] Formation of structured current sheet in the near-Earth magnet otail (2013)
  • Author(s): 齋藤実穂
  • Organizer: American Gephysical Union Fall meeting 2013
  • Place of Presentation: サンフランシスコ、米国
  • Year and Date: 2013-12-09
• [Presentation] Characteristics and origin of structured current sheet in the magnetotail (2013)
  • Author(s): 齋藤実穂
  • Organizer: 日本地球惑星科学2013年連合大会
  • Place of Presentation: 幕張
• [Presentation] A study of formation processes of structured current sheet in the near-Earth magnetotail (2013)
  • Author(s): 齋藤実穂
  • Organizer: International Conference on Storms, Substorms, and Space Weather 2013
  • Place of Presentation: 深圳、中国
  • Invited