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サブストームに伴うPi2脈動の発生・伝播過程に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14540415
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 超高層物理学
研究機関山口大学

研究代表者

糸長 雅弘  山口大学, 教育学部, 教授 (60213104)

研究分担者 藤田 茂  気象大学校, 助教授
研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2002年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
キーワードMHDシミュレーション / Pi2脈動 / アルベン波 / 沿磁力線電流 / サブストーム / 磁気圏 / 準振動的カレントウェッジ / 電離層 / オーロラ爆発 / 電離圏 / NHD波動 / 発散ホール電流 / プラズマ圏空洞共鳴 / グローバルシミュレーション / MHD波動
研究概要

磁気圏におけるPi2脈動の発生・伝播機構を調べるため,夜側のL=10を中心に波動を励起するL方向に局在化した波源を与え,MHD波動伝播の3次元シミュレーションを行った。シミュレーションモデルとして,ダイポール磁場とプラズマ圏を持つ磁気圏並びにペダーセン電気伝導度を持つ電離圏を用い,磁気圏内で観測されているPi2波動の振舞いを再現することができた。また,プラズマ圏の構造が経度方向に一様ではないことを考慮した3次元シミュレーションを行い,プラズマ圏空洞共鳴振動としてのPi2脈動の周期は経度(地方時)によって異なることを見出した。
以前に研究代表者らが与えた沿磁力線電流(FAC)の生成を記述する波動方程式では,無摂動状態が静止状態であることを仮定している。一方,近年の3次元グローバルMHDシミュレーション技術の進展に伴い,突発的な外部擾乱(太陽風の変動など)に対する磁気圏のより現実的な過渡応答を調べることができるようになってきた。このようなシミュレーションでは,無摂動状態であっても,磁気圏は静止状態になく,対流とFACが存在する。そこで,そのような状況にも対応できるよう,FACの生成を記述する波動方程式の一般化を行った。
Pi2脈動の発生機構として,次のような準振動的カレントウェッジモデルを提唱した。サブストームの開始に伴って磁気圏におけるオーロラ爆発領域の東西両端で生成されたFACは,アルベン波によって磁力線沿いに運ばれ,極域電離層で反射される。その結果,両半球電離層間でアルベン波のバウンシングが生じ,オーロラ爆発領域の東西両端に逆位相の準周期的な磁力線振動が現れる。これらの磁力線振動に伴うFACは,電離層電流と尾部横断電流により閉じられる。このようにして,1〜2分の時間スケールをもつ準振動的なカレントウェッジが形成され,Pi2脈動は主としてこのウェッジ電流により生み出される。この提唱に基づいて,磁気圏におけるPi2脈動の伝播モデルが構築され,伝播モデルを観測的に支持する結果が得られた。

報告書

(4件)
  • 2004 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2004 2003 2002 その他

すべて 雑誌論文 (10件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Transient response of the Earth's magnetosphere to a localized density pulse in the solar wind : Simulation of the traveling convection vortices2004

    • 著者名/発表者名
      R.Kataoka
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research 109

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A numerical simulation of a negative sudden impulse2004

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space 56

      ページ: 463-472

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A numerical simulation of a negative sudden Impulse2004

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space 56

      ページ: 463-472

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A numerical simulation of a negative sudden impulse2004

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space 56・4

      ページ: 463-472

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] A plasmaspheric cavity resonance in a longitudinally non-uniform plasmasphere2003

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space 55

      ページ: 219-222

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A numerical simulation of the geomagnetic sudden commencement : 1. Generation of the field-aligned current associated with the preliminary impulse2003

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research 108

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A numerical simulation of the geomagnetic sudden commencement : 2. Plasma processes in the main impulse2003

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research 108

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A numerical simulation of the Pi2 pulsations associated with the substorm current wedge2002

    • 著者名/発表者名
      S.Fujita
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research 107

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Diagrammatic method to describe the self-inductive response of magnetosphere-ionosphere-atmosphere-Earth electromagnetically coupled system as a quasi-particle excitation2002

    • 著者名/発表者名
      A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research 107

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Hall-induced inductive shielding effect on geomagnetic pulsations2002

    • 著者名/発表者名
      A.Yoshikawa
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters 29

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2004 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Fujita, M.Itonaga: "A plasmaspheric cavity resonance in a longitudinally non-uniform plasmasphere"Earth, Planets and Space. 55・4. 219-222 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Yoshikawa, M.Itonaga, 他3名: "Integrated analysis of coordinated ground magnetic field data for space weather study"Proceedings of International Symposium on Information Science and Electrical Engineering 2003. 114-117 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujita, M.Itonaga, 他4名: "A numerical simulation of the geomagnetic sudden commencement : 1. Generation of the field-aligned current associated with the preliminary impulse"Journal of Geophysical Research. 108・A12. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujita, M.Itonaga, 他3名: "A numerical simulation of the geomagnetic sudden commencement : 2. Plasma processes in the main impulse"Journal of Geophysical Research. 108・A12. (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] R.kataoka, M.Itonaga, 他3名: "Transient response of the Earth's magnetosphere to a localized density pulse in the solar wind : Simulation of traveling convection vortices"Journal of Geophysical Research. 109・A3. (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] S.Fujita, M.Itonaga: "A plasmaspheric cavity resonance in a longitudinally non-uniform plasmasphere"Earth, Planets and Space. (accepted). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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