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地上―衛星観測に基づく内部磁気圏の広エネルギーレンジの電子消失過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 11J03471
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 超高層物理学
研究機関東北大学

研究代表者

栗田 怜  東北大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード磁気圏物理 / ディフューズオーロラ / 波動粒子相互作用 / ホイッスラー波動 / THEMIS / SAMPEX / 放射線帯電子 / ECH波動 / ホイッスラーモード / GEOTAIL / FAST / 非線形
研究概要

波動粒子相互作用によって引き起こされるピッチ角散乱は、磁気圏内の高エネルギー電子の消失過程として重要視されており、ディフューズオーロラの励起過程としても知られている。これらのプロセスは内部磁気圏の電子ダイナミクス全体を考察していく上で非常に重要である。本研究では、人工衛星と地上観測点による同時多点観測結果を用いて、波動粒子相互作用による消失過程を明らかにしていくことを目標に研究を行った。
近年の理論研究により、ホイッスラーモード波動によるピッチ角散乱がECH波動に比べ効率的であり、ECH波動によるピッチ角散乱はあまり重要でない事が指摘されている。ECH波動のピッチ角散乱の寄与を明確にするために、THEMIS衛星で観測された電子の速度分布関数が、ホイッスラーモード波動とECH波動の活動に対してどのように変化するかを調査した。ホイッスラーモード波動だけが観測されている場合とECH波動が観測される場合の速度分布関数を比較すると、ピッチ角の小さい領域で、速度分布関数の形状に変化が見られた。上記のことから、ECH波動によるピッチ角散乱は、速度分布関数の形状を変化させるのに十分効率的である事を観測的に示した。
ホイッスラーモード波動は1MeV程度の電子に対しても効率的なピッチ角散乱を引き起こすことが理論的に示唆されている。ホイッスラーモード波動がディフューズオーロラを励起しているとすると、IMeV程度のエネルギーを持つ電子がディフューズオーロラ上空で観測される事が予想される。この仮説を実証するために、低高度(~600km)でMeV電子計測器を搭載しているSAMPEX衛星のデータと、昭和基地における全天カメラデータを組み合わせた解析を行った。ディフューズオーロラ上空を通過する際に、SAMPEX衛星では1MeVの降下電子フラックスが増大するイベントを複数例発見し、ディフューズオーロラに伴い相対論的電子が降り込むという予想を世界で初めて観測的に実証した。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2014 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (16件)

  • [雑誌論文] Universal time control of AKR : Earth is a spin-modulated variable radio source2013

    • 著者名/発表者名
      Akira Morioka
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 118 号: 3 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1002/jgra.50180

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] THEMIS observation of rising tone chorus elements without a gap at half the gyrofrequency2012

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kurita
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 117 号: A11 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1029/2012ja018076

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Source location of failing tone chorus2012

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kurita
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 39 号: 22

    • DOI

      10.1029/2012gl053929

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ディフューズオーロラに伴う相対論的電子降り込み2014

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      第6回電磁圏物理学シンポジウム
    • 発表場所
      西新プラザ、福岡
    • 年月日
      2014-03-19
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Relativistic electron precipitations in association with diffuse aurora : Conjugate observations of SAMPEX and all sky TV camera at Syowa Station2013

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      第4回極域科学シンポジウム
    • 発表場所
      国立極地研究所、立川市
    • 年月日
      2013-11-14
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Effect of ECH waves on pitch angle scattering of energetic electrons2013

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      第132回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
    • 発表場所
      高知大学、高知
    • 年月日
      2013-11-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] THEMIS衛星で観測されるホイッスラーモードコーラスとECH波動2013

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      脈動オーロラ研究集会
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2013-08-07
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 磁場計測による磁気赤道と人工衛星の相対位置の推定2013

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      日本地球科学連合2013年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ、千葉
    • 年月日
      2013-05-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Multi-instrument study of dayside diffuse aurora : GEOTAIL, FAST, South Pole all sky imager observations2012

    • 著者名/発表者名
      栗田 怜
    • 学会等名
      AGU fall meeting 2012
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2012-12-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Source location of falling tone chorus2012

    • 著者名/発表者名
      栗田 怜
    • 学会等名
      第132回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2012-10-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A case study of dayside diffuse aurora based on the GEOTAIL, FAST, and South Pole all sky imager observations2012

    • 著者名/発表者名
      栗田 怜
    • 学会等名
      Achievements of G-COE Program for Earth and Planetary Dynamics and the Future Perspective
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2012-09-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Continuous rising-tone chorus emissions observed by THEMIS2012

    • 著者名/発表者名
      栗田 怜
    • 学会等名
      AOGS-AGU joint assembly (WPGM)
    • 発表場所
      Sentosa Island, Singapore
    • 年月日
      2012-08-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Rising tone chorus emissions without a gap at half the gyrofrequency observed on THEMIS2012

    • 著者名/発表者名
      栗田 怜
    • 学会等名
      日本地球科学連合2012年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ・千葉
    • 年月日
      2012-05-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] A coordinate analysis of dayside diffuse aurora : GEOTAIL, FAST, South Pole auroral observations2012

    • 著者名/発表者名
      栗田 怜
    • 学会等名
      日本地球科学連合2012年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ・千葉
    • 年月日
      2012-05-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] THEMIS observation of rising tone chorus elements without a gap at half the gyrofrequency2012

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      GEMSIS international work shop
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2012-03-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Relationship between equatorial plasma wave activities and diffuse auroral electron precipitations2011

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      AGU fall meeting 2011
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2011-12-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] On the relationship between equatorial plasma wave activities and diffuse auroral electron precipitations2011

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      第130回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2011-11-05
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Precipitation lifetime of plasma sheet electrons from the THEMIS observations : Implications for dominant mechanism of the diffuse aurora2011

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      IUGG assembly 2011
    • 発表場所
      Melbourne, Australia(招待講演)
    • 年月日
      2011-07-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Activity of ECH waves near the equatorial magnet osphere seen by THEMIS : Implications for a role in production of diffuse auroral electrons2011

    • 著者名/発表者名
      栗田怜
    • 学会等名
      日本地球科学連合2011年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ・千葉
    • 年月日
      2011-05-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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