磁気圏電離圏諸物理量を地上磁場のみから時空連続関数として推定する研究

• Project/Area Number: 24K07120
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 河野 英昭 九州大学, 理学研究院, 准教授 (60304721)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000); Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 磁気圏電離圏諸物理量 / 地上からの推定 / 磁気圏プラズマ密度 / 時空連続関数 / 地上磁場データ / リモートセンシング

Outline of Research at the Start

緯度方向に～100km離れた2つの地上磁力計のデータのみから、磁気圏(地球近傍の宇宙空間)でのプラズマの密度を地上緯度の連続関数として求める方法を開発する。
また、磁力線共鳴幅（地球磁力線が振動するエネルギーが電離層で吸収される割合を示す）を地上緯度の連続関数として求める方法も開発する。
現在動いている地上磁力計の数は1000のオーダーなので、緯度経度の地上2次元分布も調査出来る。そこで、上記の方法を多数の地上磁力計ペアに適用し、磁気圏プラズマ密度の3次元空間分布とその時間変化、及び共鳴幅の電離層上2次元空間分布とその時間変化を追跡する。
特に磁気嵐等の擾乱時の時間空間変化を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

本研究の研究期間は3年であり、その研究の目的の概要は以下のとおりである。 同一の子午線上にあり緯度方向に～100km離れた２つの地上磁力計のデータのみを用い、その磁力計ペアで同時観測された磁力線固有振動から、その2つの磁力計を含む子午面（宇宙空間まで広がる）におけるプラズマ密度を地上緯度の連続関数として推定するリモートセンシング法を開発する。また、磁力線共鳴幅（磁力線固有振動のエネルギーの電離層での吸収損失効率の指標）を地上緯度の連続関数として求める方法も開発する。その後、この方法を複数の地上磁力計ペアに適用し、磁気圏（地球近傍の宇宙空間）のプラズマ密度空間分布、及び共鳴幅分布の時間変化を追跡する。特に磁気嵐等の擾乱時の時間空間変化を明らかにする。
初年度である今年度にはまず、地上2点ペアの観測データの比率データから その2点の中間点において磁力線固有振動が観測されているか否かを判定する既存の方法(「振幅比法」「位相差法」)を自動化する方法を考え、それを実装するプログラムのアルゴリズムを考えた。続いて、中点で磁力線固有振動が観測されていると判定された地上２点ペアについて、上記と同一の比率データから、その2つの観測点を含む子午面における磁力線固有振動周波数を地上緯度の連続関数として推定する具体的方法（数式を含む）を考え、ほぼ最後まで考案出来た。また、磁力線共鳴幅を地上緯度の連続関数として推定する具体的方法（数式も含む）もほぼ最後まで考案出来た。上記2つの数式は同一で、磁力線固有振動周波数と磁力線共鳴幅は同時に、互いに矛盾の無い形で、導出出来る筈、との予想も得た。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

これまでに「振幅比法」と「位相差法」のプログラムは作成済みで、本研究の解析用プログラムはそれをeditする事で作成しようと計画している。
しかし、その「振幅比法」「位相差法」の既存プログラムの実行の各ステップは異なるプログラム言語で書いた (使いたい既存のlibrariesが複数の別言語で用意されており、自作のlibrariesも複数の別言語で作成していた為)。そして、各ステップでファイルを読み込み/書き出しする事で各ステップを繋いでいる。この繋ぐ作業は人の手で行わねばならず、多数のデータを迅速に解析する事ができない。
そこで、まず、既存の各部分を全て1つのプログラム言語のファイルで実行可能なように書き換える作業を開始したが、まだ完成に至っていない。そこで、まず、既存の各部分を全て1つのプログラム言語のファイルで実行可能なように書き換える作業を開始したが、まだ完成に至っていない。
理由としては、私の事故・体調不良により研究補助者との連携が充分に行えなかった為、研究の進行が遅れている。

Strategy for Future Research Activity

基本的に研究計画調書に記入した方針に沿って研究を進めていく。まずは上記【現在までの進捗状況】に記した今年度の研究の続きを進めていく。今後は、私自身の健康状態も時とともに回復している為、研究補助者との連携もより円滑となり、研究速度が上がると期待できる。