地上－衛星観測に基づくホイッスラー波動による放射線帯電子消失過程の解明

• 研究課題/領域番号: 14J09407
• 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
• 特別研究員: 栗田 怜 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2014-04-25 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: マイクロバースト / コーラス / 放射線帯 / 放射線帯電子加速 / ディフューズオーロラ / Van Allen Probes / SAMPEX / 脈動オーロラ / 昭和基地

研究実績の概要

地球磁気圏内で観測されるコーラス波動は、MeV帯電子の内部加速に寄与することが示唆されており、磁気嵐時の放射線帯外帯再形成に重要な役割を果たしていることが指摘されている。一方で、コーラス波動はマイクロバーストと呼ばれる放射線帯電子の消失を引き起こすことも知られている。
コーラスによる内部加速に起因するMeV電子フラックスの増大ととマイクロバーストによるMeV電子の消失のバランスに関して調べるため、磁気嵐時の放射線帯電子変動に対して、SAMPEXとVan Allen Probes衛星のデータを用いて 事例解析を行った。その結果、500 keVから数MeV帯の放射線帯電子が増加するのに対応して1MeV帯の電子の降り込みが増大していることがわかった。このことから、コーラス波動による加速は大気への降り込みによる消失に比べて極めて効率的であり、コーラスとの波動粒子相互作用の結果、正味として放射線帯電子は増加する傾向にあることが示唆された。
上記の事例解析の結果と数値実験の検証結果を統計的に調査するために、SAMPEX・Polar衛星の観測データを用いて、放射線帯電子フラックスの変動とマイクロバーストの発生頻度を調査した。その結果、放射線帯電子のフラックスが大きく増加する際にマイクロバーストの発生頻度が高くなることがわかった。一方で、放射線帯電子のフラックスが大きく減少するタイミングとマイクロバーストの発生頻度には顕著な関係性が見られなかった。
以上のことから、マイクロバーストは、コーラス波動によって放射線帯電子が加速される際の副産物であり、マイクロバーストによる放射線帯電子消失に対する寄与は放射線帯電子増加に比べて非常に小さいと考えられる。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Waves in the innermost open boundary layer formed by dayside magnetopause reconnection (2017)
  • 著者名/発表者名: H. Uchino, S. Kurita, Y. Harada, S. Machida, V. Angelopoulos
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research-Space Physics 巻: 印刷中 ページ: 3291-3307
  • DOI: 10.1002/2016ja023300
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relativistic electron microbursts and variations in trapped MeV electron fluxes during the 8-9 October 2012 storm: SAMPEX and Van Allen Probes observations (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., Y. Miyoshi, J. B. Blake, G. D. Reeves, and C. A. Kletzing
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 43 ページ: 3017-3025
  • DOI: 10.1002/2016gl068260
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relativistic electron precipitations in association with diffuse aurora: Conjugate observation of SAMPEX and the all sky TV camera at Syowa Station (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., A. Kadokura, Y. Miyoshi, A. Morioka, Y. Sato, and H. Misawa
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 42 ページ: 4702-4208
  • DOI: 10.1002/2015gl064564
  • 査読あり / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relation between energy spectra of pulsating aurora electrons and frequency spectra of whistler-mode chorus waves (2015)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., S. Saito, K. Seki, T. Nishiyama, R. Kataoka, K. Asamura, Y. Katoh, Y. Ebihara, T. Sakanoi, M. Hirahara, S. Oyama, S. Kurita, O. Santolik
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research - Space Physics 巻: 120 ページ: 7728-7736
  • DOI: 10.1002/2015ja021562
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 国際共著/国際学会である / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] More tropical cyclones in a cooler climate? (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Miyoshi, S. Oyama, S. Saito, S. Kurita, H. Fujiwara, R. Kataoka, Y. Ebihara, C. Kletzing, G. Reeves, O. Santolik, M. Clilverd, C. Rodger, E. Turunen, and F. Tsuchiya
  • 雑誌名: ournal of Geophysical Research 巻: 120 ページ: 1-1
  • DOI: 10.1002/2014ja020690
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Observational evidence of electron pitch angle scattering driven by ECH waves (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., Y. Miyoshi, C. M. Cully,V. Angelopoulos, O. Le Contel, M. Hikishima, and H. Misawa
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 41 ページ: 8076-8081
  • DOI: 10.1002/2014gl061927
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Extended lunar precursor regions: Electron-wave interaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Harada, Y., J. S. Halekas, A. R. Poppe, S. Kurita, and J. P. McFadden
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Space Physics 巻: 119 ページ: 9160-9173
  • DOI: 10.1002/2014ja020618
  • 査読あり
• [学会発表] Response of relativistic electron microbursts to the arrival of high speed solar wind streams (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., Y. Miyoshi, and J. B. Blake
  • 学会等名: AGU 2016 fall meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2016-12-12
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Relativistic electron microbursts during different solar wind drivers (2016)
  • 著者名/発表者名: 栗田怜、三好由純、J. B. Blake
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第140回講演会
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス
  • 年月日: 2016-11-20
• [学会発表] 太陽風大規模構造に対する相対論的電子マイクロバーストの応答 (2016)
  • 著者名/発表者名: 栗田怜、三好由純
  • 学会等名: 第１３回宇宙環境シンポジウム
  • 発表場所: 情報通信研究機構
  • 年月日: 2016-11-01
• [学会発表] Relativistic electron microbursts and local acceleration of MeV electrons by chorus: SAMPEX and Van Allen Probes observations (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., Y. Miyoshi, J. B. Blake, G. D. Reeves, and C. A. Kletzing
  • 学会等名: AOGS 2016
  • 発表場所: Beijing
  • 年月日: 2016-07-31
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Response of relativistic electron microbursts to the arrival of high speed solar wind streams (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., Y. Miyoshi, J. B. Blake
  • 学会等名: GEM Summer Workshop
  • 発表場所: Santa Fe
  • 年月日: 2016-06-20
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Ground-based and satellite measurements of microburst during pulsating aurora (2016)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S
  • 学会等名: Meeting sponsored by International Space Science Institute ”Pulsating aurora as a manifestation of nonlinear wave-particle interaction”
  • 発表場所: ISSI-Beijing
  • 年月日: 2016-05-29
  • 国際共著/国際学会である / 招待講演
• [学会発表] Relativistic electron microbursts and local acceleration of MeV electrons by chorus: SAMPEX and Van Allen Probes observations (2016)
  • 著者名/発表者名: 栗田怜、三好由純、 J. B. Blake, G. D. Reeves, and C. A. Kletzing
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] Relativistic electron microbursts and flux variations of trapped MeV electrons: SAMPEX and Van Allen Probes observations (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., Y. Miyoshi, J. B. Blake, and G. D. Reeves
  • 学会等名: AGU fall meeting 2015
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2015-12-14
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] Relativistic electron microbursts and flux variations of trapped MeV electrons: SAMPEX and Van Allen Probes observations (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗田怜、三好由純、J. B. Blake, and G. D. Reeves
  • 学会等名: ISAS Workshop: Magnetospheric Plasmas 2015
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-12-02
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] 大振幅ホイッスラーモード波動の統計解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗田怜, 三好由純
  • 学会等名: 第138回地球電磁気・地球惑星圏学会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-11-01
• [学会発表] Occurrence characteristics of relativistic electron microbursts in association with storms and substorms (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗田怜, 三好由純
  • 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
  • 年月日: 2015-05-24
• [学会発表] Relativistic electron flux variations in the radiation belts during magnetic storms observed at different altitudes (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurita S., Y. Miyoshi, and G. D. Reeves
  • 学会等名: International Workshop on Energetic Particle Processes of the near-Earth Space
  • 発表場所: Paris
  • 年月日: 2015-05-18
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] THEMIS observation of rising tone chorus elements without a gap at half the gyrofrequency (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurita S.
  • 学会等名: ERG mission science workshop 2015
  • 発表場所: Taiwan
  • 年月日: 2015-04-09
  • 国際共著/国際学会である
• [学会発表] THEMIS衛星の観測に基づくホイッスラーモード・コーラス波動励起理論 の検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 栗田怜
  • 学会等名: 「波動粒子相互作用による粒子加速・輸送及び乱流」研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2015-03-05 – 2015-03-06
• [学会発表] The Structure of Io Torus Inferred from ECH Wave Spectra Observed by Galileo (2015)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., and H. Misawa
  • 学会等名: 第16回惑星圏研究会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2015-02-16 – 2015-02-18
• [学会発表] Sub-relativistic and relativistic electron precipitations above diffuse aurora: Conjugate observations of SAMPEX and the all sky TV camera at Syowa Station (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., A. Kadokura, Y. Miyoshi, Y. Sato, H. Misawa and A. Morioka
  • 学会等名: AGU fall meeting 2014
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] Relativistic Electron Precipitation in Association with Diffuse Aurora: Conjugate Observation of SAMPEX and the All Sky TV Camera at Syowa Station (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., A. Kadokura, Y. Miyoshi, Y. Sato, H. Misawa, and A. Morioka
  • 学会等名: 12th International Conference on Substorms
  • 発表場所: Ise-shima Royal Hotel
  • 年月日: 2014-11-10
• [学会発表] Relativistic Electron Precipitation in Association with Diffuse Aurora: Conjugate Observation of SAMPEX and the All Sky TV Camera at Syowa Station (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., A. Kadokura, Y. Miyoshi, Y. Sato, H. Misawa, and A. Morioka
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society meeting 2014
  • 発表場所: Sapporo Ryal Hotel
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] THEMIS observation of rising tone chorus elements without a gap at half the electron gyrofrequency (2014)
  • 著者名/発表者名: Kurita, S., Y. Katoh, Y. Omura, V. Angelopoulos, C. M. Cully, O. Le Contel, and H. Misawa
  • 学会等名: GEM Summer workshop 2014
  • 発表場所: Renaissance Portsmouth Hotel & Conference Center, Portsmouth, Virginia, USA
  • 年月日: 2014-06-15 – 2014-06-20
• [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, 門倉昭, 三好由純, 佐藤由佳, 三澤浩昭, 森岡昭
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 横浜パシフィコ
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会・シンポジウム開催] AGU fall meeting 2015 (2015)
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2015-12-14
• [学会・シンポジウム開催] International Workshop on Energetic Particle Processes of the near-Earth Space (2015)
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2015-05-18