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地球磁気圏における磁気リコネクションの総合解析

研究課題

研究課題/領域番号 15340161
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 超高層物理学
研究機関東京工業大学

研究代表者

長井 嗣信  東京工業大学, 大学院理工学研究科, 教授 (60260527)

研究分担者 藤本 正樹  宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 教授 (30242811)
町田 忍  京都大学, 理学研究科, 教授 (70209469)
篠原 育  宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部, 助教授 (20301723)
研究期間 (年度) 2003 – 2006
研究課題ステータス 完了 (2006年度)
配分額 *注記
15,700千円 (直接経費: 15,700千円)
2006年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2005年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2004年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
2003年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
キーワード磁気リコネクション / サブストーム / 磁気圏尾部 / ホール電流 / 電子加熱 / 磁気流体 / 異常抵抗 / シミュレーション
研究概要

1.人工衛星Geotailによる観測をもとに、34の磁気リコネクションのイベントと174の南向き磁場をもつ反地球向きの高速プラズマ流について解析を行った。イベントの起きる数時間前からの太陽風の状態を調べることにより、太陽風の何が磁気リコネクションに関係しているかが明らかになった。もっとも重要な因子は、太陽風の電場(速度x南向き磁場)であり、磁気リコネクションは、この積分値が大きいほど、より地球に近い所(地球半径の20倍以内)で起こり、小さい時には、より遠方(地球半径の20倍以上)で起きることがわかった。太陽風の電場が強い時は、磁気圏対流が地球の近くで磁気圏赤道面方向に流れ、磁気リコネクションを引き起こすと考えられる。さらに、近い所で起きる場合は、遠方で起きる場合に比べて、電場の積分量、すなわち太陽風のエネルギーの流入量の積分値が大きくなることを示した。
2.磁気リコネクションのトリガーについて、電流層の厚さがイオン慣性長程度の電流層の安定性について,電流層の厚さ,ガイド磁場の効果,初期温度異方性の効果を研究した。素早い磁気リコネクションのトリガーはほとんどの場合において電流層の厚さがイオン慣性長よりも薄い場合のみにしか発生しないことを示した。
3.磁気リコネクションの標準モデルは、ジェットを駆動するエンジン部分(Xライン)をひとつだけ想定する。電子慣性を考慮した二流体方程式系を用いて「自然に」磁気リコネクションを駆動する状況を数値実験し、複数のXラインが共存する可能性が高いことを示した。
4.磁気リコネクションが大規模に発展する時、背景にある低温電子と加速されたビーム電子との間で励起される電子二流体不安定性に伴う電子加熱・混合が、その領域で頻繁に観測されるフラットトップ型の電子の分布関数を形成し、さらに、電子二流体不安定性が非線形的に発達することによって静電孤立波(ESW)が生じることを見出した。

報告書

(5件)
  • 2006 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2005 実績報告書
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2007 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (28件) 文献書誌 (6件)

  • [雑誌論文] Quick triggering of magnetic reconnection in magnetotail2007

    • 著者名/発表者名
      I.Shinohara, M.Fujimoto, et al.
    • 雑誌名

      Earth, Moon and Planets S11038

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quick triggering of magnetic reconnection in magnetotail2007

    • 著者名/発表者名
      I.Shinohara, K.G.Tanaka, M.Fujimoto
    • 雑誌名

      Earth, Moon and Planets

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Quick triggering of magnetic reconnection in magnetotail2007

    • 著者名/発表者名
      I.Shinohara, K.G.Tanaka, M.Fujimoto
    • 雑誌名

      Earth, Moon and Planets 101

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Location of magnetic reconnection in the magnetotail2006

    • 著者名/発表者名
      T.Nagai
    • 雑誌名

      Space Science Reviews 122

      ページ: 39-54

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 実績報告書 2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A theoretical model of bursty bulk flows2006

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

      J. Geophysical Research 111

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A theoretical model of bursty bulk flows2006

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

      J.Geophys.Res. 111, A06210

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Cross-Scale Coupling within Rolled-up MHD-Scale Vortices and its Effect on Large Scale Plasma Mixing across the Magnetospheric Boundary2006

    • 著者名/発表者名
      M.Fujimoto, T.K.M.Nakamura, H.Hasegawa
    • 雑誌名

      Space Science Reviews 122

      ページ: 3-18

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A theoretical model of bursty bulk flows2006

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

      Journal of Geophysical Research 111

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] A generation mechanism of electrostatic waves and subsequent electron heating in the plasma sheet-lobe boundary region during magnetic reconnection2006

    • 著者名/発表者名
      K.Fujimoto, S.Machida
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research 111

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Reproduction of the bi-polar magnetic signature at the jet leading edge by 3-D recoinnection with non-zero guide field2006

    • 著者名/発表者名
      N.Shirataka, M.Fujimoto, H.Hasegawa, R.TanDokoro
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research 111

    • 関連する報告書
      2006 実績報告書
  • [雑誌論文] Solar wind control of the radial distance of the magnetic reconnection site in the magnetotail2005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagai, M.Fujimoto, I.Shinohara, S.Machida et al.
    • 雑誌名

      J. Geophysical Research 110

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The role of electron acceleration in quick reconnection triggering2005

    • 著者名/発表者名
      M.Fujimoto, I.Shinohara
    • 雑誌名

      Particle Acceleration in Astrophysical Plasmas, Geospace and Beyond, AGU Monograph 156

      ページ: 139-148

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Solar wind control of the radial distance of the magnetic reconnection site in the magnetotail2005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagai, M.Fujimoto, R.Nakamura, W.Baumjohann, A.Ieda, I.Shinohara, S.Machida, Y.Saito, T.Mukai
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res. 110, A09208

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The role of electron acceleration in quick reconnection triggering, in Particle acceleration in astrophysical plasmas, Particle Acceleration in Astrophysical Plasmas : Geospace and Beyond2005

    • 著者名/発表者名
      M.Fujimoto, I.Shinohara
    • 雑誌名

      Geophysical Monograph Series 156(edited by Dennis Gallagher, James Horwitz, Joseph Perez, Robert Preece, and John Quenby)(Washington, DC)

      ページ: 139-148

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Solar wind control of the radial distance of the Magnetic reconnection site in the magnetotail2005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagai, et al.
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res. 110

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The Hall current system for magnetic reconnection In the magnetotail2005

    • 著者名/発表者名
      T.Nagai, M.Fujimoto
    • 雑誌名

      Particle Acceleration in Astrophysical Plasma Geophysical Monograph Series 156

      ページ: 149-160

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] The role of electron acceleration in quick reconnection triggering2005

    • 著者名/発表者名
      M.Fujimoto, I.Shinohara
    • 雑誌名

      Particle Acceleration in Astrophysical Plasma Geophysical Monograph Series 156

      ページ: 139-148

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Full particle simulation of the plasma sheet using adaptive mesh refinement (AMR) technique2005

    • 著者名/発表者名
      K.Fujimoto, S.Machida
    • 雑誌名

      Adv.Space Res. doi:10.1016

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Electromagnetic full particle code with adaptive mesh refinement technique : application to the current sheet evolution2005

    • 著者名/発表者名
      K.Fujimoto, S.Machida
    • 雑誌名

      J.Comput.Phys. doi:10.1016

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Quick magnetic reconnection triggering in an ion-scale current sheet : Transition from Type-I to Type II2005

    • 著者名/発表者名
      K.G.Tanaka, I.Shinohara, M.Fujimoto
    • 雑誌名

      Geophys.Res.Lett. 32

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Magnetic reconnection in the magnetotail : Review of the Japanese contribution with the spacecraft Geotail2004

    • 著者名/発表者名
      T.Nagai
    • 雑誌名

      COSPAR Colloquia Series 16

      ページ: 87-99

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The loading-unloading process in the magnetotail during a prolonged steady southward IMF Bz period2004

    • 著者名/発表者名
      T.Nagai, R.Nakamura, T.Hori, S.Kokubun
    • 雑誌名

      COSPAR Colloquia Series 16

      ページ: 190-193

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Formation of the thin electron current layer associated with lower hybrid drift instability and its relation to quick reconnection triggering2004

    • 著者名/発表者名
      I.Shinohara, M.Fujimoto
    • 雑誌名

      COSPAR Colloquia Series 16

      ページ: 123-129

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of guide field in three-dimensional magnetic reconnection2004

    • 著者名/発表者名
      C.Hashimoto, R.TanDokoro, M.Fujimoto
    • 雑誌名

      COSPAR Colloquia Series 16

      ページ: 130-134

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] R.TanDokoro, M.Fujimoto2004

    • 著者名/発表者名
      R.TanDokoro, M.Fujimoto
    • 雑誌名

      COSPAR Colloquia Series 16

      ページ: 143-146

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Roles of the magnetic reconnection in the Earth's magnetotail during substorms : Geotail observations2004

    • 著者名/発表者名
      S.Machida, A.Ieda, Y.Miyashita
    • 雑誌名

      Physics of Magnetic Reconnection in High-Temperature Plasmas

      ページ: 161-191

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] The structure of the Hall current system in the vicinity of the magnetic reconnection site2003

    • 著者名/発表者名
      T.Nagai, I.Shinohara, M.Fujimoto, S.Machida et al.
    • 雑誌名

      J. Geophysical Research 108

      ページ: 1357-1357

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] The structure of the Hall current system in the vicinity of the magnetic reconnection site2003

    • 著者名/発表者名
      T.Nagai, I.Shinohara, M.Fujimoto, S.Machida, R.Nakamura, Y.Saito, T.Mukai
    • 雑誌名

      J.Geophys.Res. 108(A10), 1357

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2006 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Nagai, T., I.Shinohara, M.Fujimoto, S.Machida, R.Nakamura, Y.Saito, M.Mukai: "The structure of the Hall current system in the vicinity of the magnetic reconnection site"J.Geophys.Res.. 108(A10). 1357,doi:10.1029/2003JA009900 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] A.Ieda, J.-H.Shue, K.Liou, S.I.Ohtani, C.I.Meng, D.H.Fairfield, T.Mukai, Y.Saito, S.Machida, T.Nagai, G.K.Parks, M.J.Brittnacher: "Quite time magnetotail plasma flow : Coordinated Polar ultraviolet images and Geotail observations"J.Geophys.Res.. 108(A9). 1345,doi:10.1029/2002JA009739 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] L.R.Lyons, C.-P.Wang, T.Nagai, T.Mukai, Y.Saito, J.C.Samson: "Substorm inner plasma sheet particle reduction"J.Geophys.Res.. 108(A12). 1426,doi:10.1029/2003JA010177 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] L.R.Lyons, C.-P.Wang, T.Nagai: "Substorm onset by plasma sheet divergence"J.Geophys.Res.. 108(A12). 1427,doi:10.1029/2003JA010178 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] K.Fujimoto, S.Machida: "An electron heating mechanism in the outflow region from the X-type neutral line"J.Geophys.Res.. 108(A9). 1349,doi:10.1029/2002JA009810 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Miyashita, Y., S.Machida, K.Liou, T.Mukai, Y.Saito, H.Hayakawa, C.-I.meng, G.K.Parks: "Evolution of the magnetotail associated with substorm auroral breakups"J.Geophys.Res.. 108(A9). 1353,doi:10.1029/2003JA009939 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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