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電離圏からのイオン流出過程と地球起源イオンのリングカレントへの寄与に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 12J05283
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

北村 成寿  名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,960千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
2012年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードイオン流出 / 極域電離圏 / 地球磁気圏 / 光電子 / FAST衛星 / 磁気嵐 / オーロラ / イオン組成
研究実績の概要

オーロラ帯では磁気圏からのエネルギー流入によってイオン流出が発生し、磁気圏に地球起源イオンを供給している。特に、重い酸素イオンの流出及び磁気圏への供給に関してはこのオーロラ帯からのイオン流出の寄与が大きく、重要視されている。FAST衛星の1998年1月から1999年2月の電磁場、電子、イオン、イオン組成のデータを解析し、流出するイオンの組成、エネルギーインプットと流出イオンフラックスの太陽天頂角依存性について解析を行った。その結果、磁力線のフットプリントの電離圏が日照状態の場合には流出イオンは酸素イオンが支配的な傾向があるが、日陰では水素イオンが支配的な傾向があることが明らかになった。また、大フラックスの酸素イオン流出イベントについては主に日照時に発生していた。降り込み電子(>50 eV)の密度とイオン流出フラックスの関係についても太陽天頂角依存性が見られ、酸素イオンの流出フラックスの理解には以前から指摘されていたエネルギーインプットに加えて、電離圏への日照の効果を考慮する事が重要である事を示した。
このデータセットを用いてイオン組成比(酸素/水素、ヘリウム/水素)の太陽天頂角依存性、エネルギーインプット(ポインティングフラックス、電子降り込み)とイオン流出フラックスの経験モデルを構築した。これらの経験モデルは磁気圏のモデリング研究において地球起源イオンの地球側の境界条件の設定に不可欠である。既存の経験モデルではイオン組成、太陽天頂角の効果が全く考慮されていなかった。過去の研究では特に日陰での酸素イオンの流出量を過大評価していた可能性があることが示された。新たに構築した経験モデルは地球起源イオンのリングカレントへの寄与についてのより定量的な評価に大きく寄与し、磁気嵐の発達過程の理解へも貢献することができると期待される。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (27件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Limited impact of escaping photoelectrons on the terrestrial polar wind flux in the polar cap2015

    • 著者名/発表者名
      N. Kitamura, K. Seki, Y. Nishimura, and J. P. McFadden
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 42 号: 9 ページ: 3106-3113

    • DOI

      10.1002/2015gl063452

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] ReduCtion of the field-aligned potential drop in the polar cap during large geomagnetic storms2013

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research-Space Physics

      巻: 118 号: 8 ページ: 4864-4874

    • DOI

      10.1002/jgra.50450

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Storm-time electron density enhancement in the cleft ion fountain2012

    • 著者名/発表者名
      北村成寿
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research Space Physics

      巻: Vol.117

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Solar zenith angle dependence of H+, He+, and O+ ion outflows2015

    • 著者名/発表者名
      Kitamura, N., K. Seki, K. Keika, Y. Nishimura, T. Hori, R. J. Strangeway, and E. J. Lund
    • 学会等名
      26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of escaping photoelectrons on the polar wind outflows2015

    • 著者名/発表者名
      Kitamura, N., K. Seki, Y. Nishimura, J. P. McFadden, T. Abe, M. Yamada, S. Watanabe, and A. W. Yau
    • 学会等名
      26th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2015-06-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Polar wind に対する流出光電子の効果2015

    • 著者名/発表者名
      北村成寿, 関華奈子, 西村幸敏, McFadden James P., 阿部琢美, 山田学, 渡部重十, Yau Andrew
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2015年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2015-05-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 極域における熱的~低エネルギーイオン流出及び波動の観測と課題2015

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿, 桂華 邦裕, 小路 真史
    • 学会等名
      電磁気圏観測に向けた将来探査衛星計画に関する研究集会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-02-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 地球からの流出イオン組成の太陽天頂角依存性2015

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿, 関 華奈子, 桂華 邦裕, 西村 幸敏, 堀 智昭, Robert J. Strangeway, E. J. Lund
    • 学会等名
      2014年度名古屋大学太陽地球環境研究所研究集会「太陽地球系宇宙プラズマにおける重イオンの輸送・加熱・加速過程」
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2015-01-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Solar zenith angle dependence of empirical formulas between energy inputs to the ionosphere and O+ and H+ ion outflows2014

    • 著者名/発表者名
      Kitamura, N., K. Seki, K. Keika, Y. Nishimura, T. Hori, R. J. Strangeway, and E. J. Lund
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-12-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Solar zenith angle dependence of empirical formulas between energy inputs to the ionosphere and O+ and H+ ion outflows2014

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿, 関 華奈子, 桂華 邦裕, 西村 幸敏, 堀 智昭, Robert J. Strangeway, E. J. Lund
    • 学会等名
      第5回極域科学シンポジウム
    • 発表場所
      国立極地研究所(東京都立川市)
    • 年月日
      2014-12-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電離圏へのエネルギー流入と酸素及び水素イオン流出との関係の太陽天頂角依存性2014

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿, 関 華奈子, 桂華 邦裕, 西村 幸敏, 堀 智昭, Robert J. Strangeway, E. J. Lund
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会(SGEPSS)第136回講演会
    • 発表場所
      キッセイ文化ホール(長野県松本市)
    • 年月日
      2014-11-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Photoelectron flow and field-aligned potential drop in the polar wind2014

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿, 関 華奈子, 西村 幸敏, 堀 智昭, Robert J. Strangeway
    • 学会等名
      中間圏・熱圏・電離圏 (MTI) 研究会
    • 発表場所
      情報通信研究機構小金井本部(東京都小金井市)
    • 年月日
      2014-09-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] FAST Ion outflow measurements - Flux, velocity, temperature, current density, and characteristics of electron precipitation during the GEM first storm2014

    • 著者名/発表者名
      Kitamura, N., and K. Seki
    • 学会等名
      The 2014 GEM Summer Workshop
    • 発表場所
      Portsmouth, USA
    • 年月日
      2014-06-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Solar zenith angle dependence of relationships between energy inputs to the ionosphere and O+ and H+ ion outflows2014

    • 著者名/発表者名
      Kitamura, N., K. Seki, K. Keika, Y. Nishimura, T. Hori, R. J. Strangeway, and E. J. Lund
    • 学会等名
      The 2014 GEM Summer Workshop
    • 発表場所
      Portsmouth, USA
    • 年月日
      2014-06-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 電離圏へのエネルギー流入と酸素及び水素イオン流出との関係の太陽天頂角依存性2014

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿, 関 華奈子, 桂華 邦裕, 西村 幸敏, 堀 智昭, Robert J. Strangeway, J. P. McFadden, E. J. Lund
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2014-04-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 地球からの水素流出に関する問題2014

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 学会等名
      STE研研究集会「れいめい観測から超小型探査機編成観測計画へ」
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-03-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Very-low-energy O+ion outflows during geomagnetic storms2014

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 学会等名
      American Geophysical Union Chapman Conference on Magnetosphere-lonosphere Coupling in the Solar System
    • 発表場所
      Yosemite National Park, USA
    • 年月日
      2014-02-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Photoelectron flow and field-aligned potential drop in the polar wind2014

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 学会等名
      American Geophysical Union Chapman Conference on Magnetosphere-Ionosphere Coupling in the Solar System
    • 発表場所
      Yosemite National Park, USA
    • 年月日
      2014-02-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Reduction of the field-aligned potential drop in the polar cap during large geomagnetic storms2013

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2013
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2013-12-13
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Solar activity dependence of quiet-time photoelectron outflows and the field-aligned potential drop in the polar cap2013

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 学会等名
      International CAWSES-II Symposium
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2013-11-21
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Geomagnetic activity dependence of photoelectron outflows and the field-aligned potential drop in the polar cap2013

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 学会等名
      第134回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      2013-11-02
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Reduction of the field-aligned potential drop in the polar cap during large geomagnetic storms2013

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 学会等名
      The 2013 GEM Summer Workshop
    • 発表場所
      Snowmass, USA
    • 年月日
      2013-06-20
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Solar activity dependence of the net escaping electron number flux and the magnitude of the field-aligned (reflection) potential drop during geomagnetically quiet periods2013

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 学会等名
      The 2013 GEM Summer Workshop
    • 発表場所
      Snowmass, USA
    • 年月日
      2013-06-19
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 地磁気静穏時の極冠内における光電子の流出と沿磁力線電位差の太陽活動依存性2013

    • 著者名/発表者名
      北村 成寿
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場
    • 年月日
      2013-05-23
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 極域電離圏から内部磁気圏へのイオン供給2012

    • 著者名/発表者名
      北村成寿
    • 学会等名
      第二回ERGサイエンス会議/GEMSIS-M,Iワークショップ
    • 発表場所
      名鉄犬山ホテル(愛知県)
    • 年月日
      2012-12-27
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Storm-time electron density enhancement in the cleft ion fountain2012

    • 著者名/発表者名
      北村成寿
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting(アメリカ地球物理学連合2012年秋学会)
    • 発表場所
      Moscone Center(アメリカ合衆国・サンフランシスコ)
    • 年月日
      2012-12-05
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Reduction of the field-aligned potential drop in the polar cap during large geomagnetic storms2012

    • 著者名/発表者名
      北村成寿
    • 学会等名
      2012 GEM Mini-workshop(磁気圏環境モデリングミニワークショップ)
    • 発表場所
      Westin San Francisco(アメリカ合衆国・サンフランシス
    • 年月日
      2012-12-02
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Reduction of the field-aligned potential drop in the polar cap during large geomagnetic storms2012

    • 著者名/発表者名
      北村成寿
    • 学会等名
      第132回地球電磁気・地球惑星圏学会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • 年月日
      2012-10-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Photoelectron flows in the polar wind during geomagnetically quiet periods2012

    • 著者名/発表者名
      北村成寿
    • 学会等名
      The 2012 GEM Summer Workshop(磁気圏環境モデリングワークショップ)
    • 発表場所
      Snowmass Conference Center(アメリカ合衆国・アスペン)
    • 年月日
      2012-06-20
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 地磁気静穏時・弱擾乱時の極冠内における光電子の流出と高高度における反射2012

    • 著者名/発表者名
      北村成寿
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県)
    • 年月日
      2012-05-24
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考] 地球から宇宙空間への極風による大気流出量は太陽活動に影響されないことを発見

    • URL

      http://www.nagoya-u.ac.jp/about-nu/public-relations/researchinfo/upload_images/20150514_stelab.pdf

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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