アラスカ-シベリア域におけるオーロラ嵐の及ぼす電磁気環境変化の共同観測研究

• 研究課題/領域番号: 04044077
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 湯元 清文 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教授 (20125686)
• 研究分担者: PILIPENKO V. ロシア科学アカデミー, 地球物理学研究所, 主任研究員 ; VERSHININ E. ロシア科学アカデミー, カムチャッカ宇宙科学研究所, 所長 ; SUN Wei アラスカ大学, 地球物理学研究所, 助手 ; OLSON J.V. アラスカ大学, 地球物理学研究所, 教授 ; AKASOFU S.I. アラスカ大学, 地球物理学研究所, 所長 ; 渡辺 尭 茨城大学, 理学部, 教授 (10023681) ; 桜井 亨 東海大学, 工学部, 教授 (00004416) ; 塩川 和夫 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助手 (80226092) ; 野澤 悟徳 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助手 (60212130) ; 田中 義人 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (30023675) ; 国分 征 (國分 征) 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 所長 (00011502) ; NOZAWA S. Solar-Terrestrial Environment Lab., Nagoya Univ. ; KOKUBUN S. Solar-Terrestrial Environment Lab., Nagoya Univ. ; TANAKA Y. Solar-Terrestrial Environment Lab., Nagoya Univ. ; E Vershinin ロシア科学アカデミー, カムチャッカ宇宙科学研究所, 所長 ; V A Pilipenk ロシア科学アカデミー, 地球物理研究所, 主任研究員 ; T Watanabe ブリティシュコロンビア大学, 天文地球物理学科, 教授 ; J V Olson アラスカ大学, 地球物理研究所, 教授 ; S I Akasofu アラスカ大学, 地球物理研究所, 所長 ; 西谷 望 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助手 (10218159) ; 小口 高 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (40011457)
• 研究期間 (年度): 1992 – 1993
• 研究課題ステータス: 完了 (1993年度)
• 配分額: 9,300千円 (直接経費: 9,300千円); 1993年度: 5,600千円 (直接経費: 5,600千円); 1992年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
• キーワード: オーロラ嵐 / エネルギー輸送 / 低緯度オーロラ / 電磁気擾乱 / 多点観測網 / グローバル変動 / アラスカ / シベリア / カナダ / 電磁環境変化 / グローバル / 高エネルギー粒子

研究概要

地球磁気圏内に発生する最も基本的な擾乱であるオーロラ嵐に伴って様々な擾乱現象が発生している。このオーロラ嵐の及ぼす電磁環境の変動と様々な擾乱エネルギーの中・低緯度までの輸送・伝播過程を解明するために、オーロラ帯に位置するアラスカ・カナダ・シベリアの高緯度域において、地磁気・大気電場・プラズマ波動並びに光学観測機器を用いた総合の国際共同観測を実施することが本研究の目的であった。また、最近の北海道にある附属母子里観測所における光学観測から、並の大きさの磁気嵐中に低緯度固有のオーロラが頻発していることが示され、太陽エネルギー変動が予想以上に深部まで侵入し、電磁気並びに高エネルギー粒子変動を引き起こしているそのメカニズムを解明することも緊急の課題であった。さらに、アラスカ大学地球物理研究所や東京大学理学部が計画している北米大陸での地上多点観測網と名古屋大学太陽地球環境研究所がSTEP国際協同特別事業期間に実施している210度磁気子午面観測網とを組織的に組み合わせた同時観測を行う事により、日本を含む極東域の高緯度から赤道域までのグローバルな領域における、オーロラ嵐の及ぼすグローバルな電磁環境変動を究明することが本調査研究の目的であった。
平成5年度の調査研究は以下の様に計画的に実施された。
(1)シベリア地域での電磁気変動の観測研究については、低緯度オーロラの発生域に近いカムチャッカのパラツンカ観測点に地磁気観測機を設置するとともに、大気電場の予備観測実験を行った。
(2)又、オーロラ嵐の発生に関係する太陽風変動データ、惑星間空間擾乱データ、地磁気・オーロラデータの収集の為、ロシア共和国のモスクワにある研究所に赴いた。そこで、共同研究の為のデータベース化や研究方法について打ち合せを行った。
(3)アメリカゾーンにおける南北両半球の比較研究調査のために、南アメリカ地域のブエノスアイレスで地磁気・大気電場の予備調査を行った。
(4)引き続き、アラスカ大学地球物理研究所に赴き、カツビュー観測点に地磁気観測装置の設置と大気電場計の予備観測実験を行った。又、アラスカ大学のポ-カフラットで定常観測されているオーロラデータの収集を行った。
(5)シベリア地域のオーロラ観測の為の観測機材を設置する為に、ヤク-ツクの宇宙空間研究所に赴き、ティキシ-観測点に設置する為の観測研究打ち合せを行った。又、低緯度オーロラが発生した期間のオーロラの光学観測データを収集し、比較研究を行った。さらに、プラズマポ-ズ付近の変動を観測する為の磁力計を設置する準備を行った。
(6)以上の調査研究により収集・取得されたオーロラの光学観測データと地磁気変動データを主に共同解析研究する為に、アラスカ大学の共同研究者を名古屋大学太陽地球環境研究所に招へいし、オーロラ嵐に伴う擾乱の高緯から中・低緯度までの輸送・伝搬過程と低緯度オーロラの発生機構についての研究小集会を開催した。
以上の観測・データ収集、比較研究から、オーロラ嵐に伴う擾乱の輸送過程と低緯度オーロラの発生に関する結論が次の様に導き出された。
〔I〕オーロラ嵐に伴う地磁気変動には、高緯度に形成される3次元電流系の強度変動が、中・低緯度に指数関数的に減少して観測される成分と、プラズマ圏もしくはプラズマシートの内側での空洞共鳴振動として伝搬している成分が存在している事が明らかになった。
〔II〕又、磁気嵐中に発生する低緯度オーロラは、従来のサルアークが磁気嵐の回復期に環電流ホットプラズマとプラズマ圏のコールドプラズマの相互作用により発生しているのに対して、環電流ホットプラズマがオーロラ嵐に伴う電場によってプラズマ圏の内部にさらに侵入し、コールドプラズマと相互作用した結果生じている可能性を示唆する貴重な観測データが得られた。

研究成果

• [文献書誌] 田中義人,湯元清文: "磁気子午面観測網による低緯度磁気圏プラズマ過程の研究" 学術月報. 46. 846-852 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto,B.A.Pilipenko,E.H.Fedorov,H.A.Kurneva: "Mechanisms.of Damping of Geomagnetic pulsations at low latitudes." Geomagnetism & Aeronomy. 33. 34-41 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Shiokawa & K.Yumoto: "Global characteristics of particle precipitation and field-aligned electron acceleration during isolated substorms" Journal of Geophysical Research. 98. 1359-1375 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto,and 210°MM observation group: "Collaborative GB magnetometen observations along 210° and 250° magnetic meridians" Proceedings of the 1992 STEP Symposium/5th COSPAR Colloquium,(Pergamon Press). 5. (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto,A.Isono,K.Shiokawa Y.Tanaka,F.W.Menk,B.J.Frasen and 210°MM magnetic observation group: "Global cavity mode-like and localized field-line pc3-4 oscillations stimulated by interplanetary impulses(si/sc)" AGU Monograph on Solar Wind Surces of Magnetospheric ULF Waves.(1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto,K.Shiokawa,T.Endo Y.Tanaka,T.Oguti,and F.W.Menk: "Characteristics of Magnetic variations caused by low-latitude aurorae observed around 210° magnetic meridian" Journal of Geomagnetism & Geoelectricity. 46(印刷中). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Shiokawa,K.Yumoto,Y.Tanaka,T.Oguti,and Y.Kiyama: "Low-latitude auroras observed at Moshiri and Rikubetsu(L=1、6) during magnetic storms on February 26,27,29,1992" Journal of Geomagnetism & Geoelectricity. 46(印刷中). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto,T.Endo,K.Shiokawa Y.Tanaka & 210°MM Magnetic observation: "Ionospheric current and magnetic variations caused by low-latitude aurorae" Proceedings of COSPAR colloquium on low-latitude ionospheric physics. (印刷中). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 湯元清文,塩川和夫,田中義人,國分征,210°地磁気観測グループ: "210度地磁気観測網によるこれまでの成果と今後の発展" 第4回STEシンポジウム,名大STE研講演集. 4. 25-28 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto et al.: "Daily Magnetograms(STEP) 210° Magnetic Meridian Network,July-October 1992" 名古屋大学 太陽地球環境研究所, 377 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto et al.: "Daily Magnetograms(STEP) 210° Magnetic Meridian Network,November 1992-June 1993" 名古屋大学 太陽地球環境研究所, 735 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Y.Tanaka and K.Yumoto: "Study on low-latitude magnetosphere by means of meridian chain network" Gakujutsu Geppou. 46. 846-852 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto, B.A.Pilipenko, E.H.Fedorov & H.A.Kurneva: "Mechanisms of damping of geomagnetic pulsations at low latitudes." Geomagnetism & Aeronomy. 33. 34-41 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Shiokawa and K.Yumoto: "Global characteristics of particle precipitation and field-aligned electron acceleration during isolated substorms" Journal of Geophysical Research. 98. 1359-1375 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto and 210ﾟMM observation group: "Collaborative GB magnetometer observations. along 210ﾟ and 250ﾟ magnetic meridians." Proceedings of the 1992 STEP Symposium/5th COSPAR colloquim. 5 (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto, A.Isono, K.Shiokawa, Y.Tanaka, F.W.Menk, B.J.Frasen and 210ﾟMM Magnetic observation Group: "Global cavity mode-like and localized field-line Pc3-4 oscillations stimulated by interplanetary impulses (si/sc)" AGU Monograph on Solar Wind Sources of Magnetospheric ULF Waves. (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto, K.Shiokawa, T.Endo, Y.Tanaka, T.Oguti, and F.W.Menk: "Characteristics of Magnetic variations caused by low-latitude aurora observed around 210ﾟmagnetic meridian" Journal of Geomagnetism & Geoelectricity. 46 (in press). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Shiokawa, K.Yumoto, Y.Tanaka, T.Oguti, and Y.Kiyama: "Low-latitude auroras observed at Moshiri and Rikubet u (L=1.6) during magnetic storms on February 26, 27, 29, 1992" Journal of Geomagnetism & Geoelectricity. 46 (in press.). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto, T.Endo, K.Shiokawa, Y.Tanaka & 210ﾟMM Magnetic observation Group.: "Ionospheric current and magnetic variations caused by low-latitude aurora." Proceedings of COSPAR Colloquium on low-latitude ionospheric physics. (In press.). (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto et al: STE Lab., Nagoya Univ. Daily Magnetograms(STEP)210ﾟ Magnedian Network, July-October, 1992., 0-377 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Yumoto et al.: STELab., Nagoya Univ.Daily Magnetograms(STEP)210ﾟ Magnetic Meridian Network, November 1992-June 1993., 0-735 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] YUMOTO K., Y.TANAKA, T.OGUTI, K.SHIOKAWA, Y.YOSHIMURA, A.ISONO, B.J.Frazer, F.W.Menk. M.SETO et al.: "Globally,coordinated magnetic observations along 210ﾟ magnetic Meridian during STEP period." J. Geomag. Geoelectr.44. 261-276 (1992)
• [文献書誌] TAKAHASHI,K.,S-I. OHTANI,K.YUMOTO: "AMPTE CCE observations of Pi2 pulsations in the inner magnetosphere." Geophys.Res. Lett.19. 1447-1450 (1992)
• [文献書誌] SHIOKAWA,K.and K.YUMOTO: "Global characteristics of particle precipitation and field-aligned electron acceleration during isolated substorms." J. Geophys. Res.98. 1359-1375 (1993)
• [文献書誌] YUMOTO,K.,K.SHIOKAWA,Y.TANAKA and T.OGUTI: "Characteristics of magnetic variations caused by low-latitude aurorae observed around 210ﾟ magnetic meridian." J. Geomag. Geoelectr.45. (1993)
• [文献書誌] SHIOKAWA,K.,K.YUMOTO,N.NISHITANI T.OGUTI,T.YAMAMOTO,K.HAYASHI, S.KOKUBUN,H.FUKUNISHI,T.MUKAI et al.: "Observation of structured and unstructured electrons and boundary inverted-V event by the EXOS-D satellite and ground-based station." J. Geophys. Res.98. (1993)
• [文献書誌] 湯元清文: "GIC効果について" 月刊「海洋」. 24. 430-433 (1992)
• [文献書誌] YUMOTO,K.,A.ISONO,K.SHIOKAWA,Y.TANAKA F.W.Menk,B.J.Fraser et al.: "AGU Monograph on Solar Wind Sources of Magnetospheric ULF Waves" American Geophysical Union, (1993)