沿磁力線電流、Sqダイナモ効果を繰り込りだ電離層電流の全球過渡応答モデルの開発

• 研究課題/領域番号: 15740298
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 吉川 顕正 九州大学, 大学院理学研究院, 助手 (70284479)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2005
• 研究課題ステータス: 完了 (2005年度)
• 配分額: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円); 2005年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2004年度: 600千円 (直接経費: 600千円); 2003年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: Sq / ジェット電流 / Cowling効果 / 3次元電流系 / Hall効果 / 非一様性 / 分極電場 / 過渡応答 / 電離層電流 / 磁気圏電離圏結合 / 地上磁場変動 / 地上磁場多点観測 / ダイナモ / 全球ポテンシャル

研究概要

本研究課題では、沿磁力線電流、Sqダイナモ効果を繰り込んだ電離層電流の全球過渡応答モデルの開発を進めてきたが、今年度は、昨年度までの成果をさらに発展させ、電離層電流分布モデルを従来の2次元高度積分型から、Hall, Pedersen current layerを異なる高度に分布させた2層モデルへと発展させることにより、電流系の3次元構造を解析するための新しい手法の展開に先鞭を付けることができた。
この手法により、従来の2次元モデルの範疇においてCowling効果の源とされていた、Hall電流の連続性が阻止されることによって生じる分極電場の生成メカニズム及び、その関連現象に全く新しい解釈が付け加えられることになった。特筆すべきは、Cowling効果が存在する領域に於いて、Primary電場による過剰Hall電流と分極電場によるPedersen電流が打ち消し合うとされてその実態が見えなくなっていた、primary電場と直交する2次元電離層電流を3次元的にみた場合、Hall, Pedersen電流がそれぞれ異なる高度を逆方向に流れ、その両者が分極電場のソース領域である電荷蓄積領域において鉛直電流を介してmeridionalに閉じているという新しい概念が得られたことである。
地球電離層では、オーロラジェット電流、赤道ジェット電流、Sq渦電流などCowling効果が顕在化する電流現象が多くあるが、本研究の結果、こうしたCowling領域においては、Primary電場と直交する方向に、電離層内だけで3次元的に閉じる、Hall-Pedersen current closure systemが形成されていることが強く示唆され、今後の電離圏3次元電流システムの研究に於いて重要なキーワードとなっていくことが予想される。

研究成果

• [雑誌論文] Ground-based observations of a significant decrease in the field line resonance frequency at L 〜 1.4 during a large magnetic storm (2006)
  • 著者名/発表者名: Takasaki S., H.Kawano Y.Tanaka, A.Yoshikawa, M.Seto, M.Iijima, N.Sato, K.Yumoto
  • 雑誌名: Earth Planets Space (in press)
• [雑誌論文] Resonant Cavities and Waveguides in the Ionosphere and Atmosphere (2006)
  • 著者名/発表者名: Lysak L.R., A.Yoshikawa
  • 雑誌名: AGU, monograph (In press)
• [雑誌論文] North-south asymmetry of the amplitude of high-latitude Pc 3-5 pulsations : Observations at conjugate stations (2005)
  • 著者名/発表者名: Obana Y, A.Yoshikawa, Olson JV, et al.
  • 雑誌名: J.Geophys Res 109(A8)
• [雑誌論文] Modeling and Monitoring of Geospace Environments by using a Real-time Magnetometer Network (2004)
  • 著者名/発表者名: Yoshikawa A., et al.
  • 雑誌名: CHIKYU MONTHLY Vol 26・No.5 ページ: 307-314
• [雑誌論文] Longtudinal structure of Pc 3 pulsations on the ground near the magnetic equator (2004)
  • 著者名/発表者名: Tanaka YM. et al.
  • 雑誌名: J.Geophys Res. 109・A3
• [雑誌論文] Propagation characteristics of Pi2 magnetic pulsations observed at ground high latitudes (2004)
  • 著者名/発表者名: Uozumi T., et al.
  • 雑誌名: J.Geophys Res. 109・A8
• [雑誌論文] Techniques to investigate the ionospheric effect on ULF waves (2004)
  • 著者名/発表者名: Obana Y., et al.
  • 雑誌名: Proceeding of The fifth Workshop on Applications of Radio Science (WARS), Hobart, Australia (CD-ROM)
• [雑誌論文] Enhancements of the plasmaspheric density in its low-L part during magnetic storms (2004)
  • 著者名/発表者名: Takasaki S., et al.
  • 雑誌名: Proceeding of The fifth Workshop on Applications of Radio Science (WARS), Hobart, Australia (CD-ROM)
• [文献書誌] Yoshikawa A.: "Integrated Analysis of Coordinated Ground Magnetic Field Data for space Weather Study"Proceeding of International Symposium on Information Science and Electrical Engineering 2003. Nov.13-14,2003. 114-117 (2003)
• [文献書誌] 吉川 顕正: "地上多点磁場観測と海底ケーブルを組み合わせた,宙空電磁環境のモニタリング/モデリングの可能性について"月刊「地球」、海洋出版. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] Obana Y.: "Environment Factors of PC 4 Amplitudes Observed at the CPMN Stations"Proceeding of International Symposium on Information Science and Electrical Engineering 2003. Nov.13-14,2003. 256-258 (2003)
• [文献書誌] Kitamura K.: "Quasi-periodic Substorms during Recovery Phase of Magnetic Storm for Space Weather Study"Proceeding of International Symposium on Information Science and Electrical Engineering 2003. Nov.13-14,2003. 354-357 (2003)