複数衛星を用いた地磁気脈動指数の導出

• 研究課題/領域番号: 19K03948
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分17010:宇宙惑星科学関連
• 研究機関: 九州工業大学
• 研究代表者: 寺本 万里子 九州工業大学, 大学院工学研究院, 准教授 (10614331)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022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); 2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 地磁気脈動 / ジオスペース / 磁気嵐 / 放射線帯 / 地磁気 / 衛星観測 / オーロラ活動 / 太陽地球システム / 宇宙天気 / 衛星多点観測 / 太陽活動 / 放射線 / 太陽地球システム・宇宙天気 / オーロラ・磁気嵐

研究開始時の研究の概要

地磁気にみられる周期150－600秒の地磁気脈動（Pc5脈動）は、放射線帯の高エネルギー電子を加速させる。本研究では2016年に打ち上げられたあらせ衛星観測データと、地球半径の５倍－６倍に位置する内部磁気圏を観測する海外衛星の多数の観測データを用いて、Pc5脈動の活動度をモニターする地磁気脈動指数を導出する。また、導出した地磁気脈動指数の変化と放射線帯の高エネルギー電子や太陽風パラメータの変動のについて調べ、放射線帯変動と地磁気脈動指数の関係を理解する。さらに、地上磁場観測で導出された地磁気脈動指数と比較することで、地上磁場観測から導出した地磁気脈動指数の改善を行う。

研究成果の概要

地球半径６倍以内の宇宙ジオスペースを観測する複数衛星の磁場データから周期600秒以下の地磁気脈動の活動度を表す地磁気脈動指数を導出し、太陽風動圧や太陽風速度などの太陽風パラメータやオーロラ活動度との比較を行った。2017年から2018年にかけて地磁気の活動が活発になるのは太陽のコロナホール起源の高速太陽風と低速太陽風が相互作用している共回転相互領域が原因であることがわかった。また夜側で地磁気脈動指数が大きくなる要因としてはオーロラ活動が原因であることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

人工衛星の磁場観測データを用いてジオスペースに引き起こされる地磁気脈動の活動度を定量的に指数化し、使いやすい形にしたことに意義がある。この指数を用いれば、太陽風やオーロラ活動によって引き起こされる地磁気脈動の励起機構を明らかにできることを示した。地磁気脈動は、高エネルギーのプラズマが集まる領域である放射線帯の生成に寄与する側面もあるため、地磁気脈動を指数化したことは宇宙天気分野において意義があるといえる。

研究成果

• [国際共同研究] エアロスペースコーポレーション/アイオワ大学(米国)
• [国際共同研究] ロシア北極・南極研究所(ロシア連邦)
• [雑誌論文] Off‐Equatorial Pi2 Pulsations Inside and Outside the Plasmapause Observed by the Arase Satellite (2022)
  • 著者名/発表者名: Teramoto M.、Miyoshi Y.、Matsuoka A.、Kasahara Y.、Kumamoto A.、Tsuchiya F.、Nos? M.、Imajo S.、Shoji M.、Nakamura S.、Kitahara M.、Shnohara I.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 127 号: 1 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1029/2021ja029677
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Statistical Study of the Solar Wind Dependence of Multi‐Harmonic Toroidal ULF Waves Observed by the Arase Satellite (2022)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto K.、Seki K.、Matsuoka A.、Imajo S.、Teramoto M.、Kitahara M.、Kasahara Y.、Kumamoto A.、Tsuchiya F.、Shoji M.、Nakamura S.、Miyoshi Y.、Shinohara I.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 127 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1029/2021ja029840
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Remote Detection of Drift Resonance Between Energetic Electrons and Ultralow Frequency Waves: Multisatellite Coordinated Observation by Arase and Van Allen Probes (2019)
  • 著者名/発表者名: Teramoto M.、Hori T.、Saito S.、Miyoshi Y.、Kurita S.、Higashio N.、Matsuoka A.、Kasahara Y.、Kasaba Y.、Takashima T.、Nomura R.、Nos? M.、Fujimoto A.、Tanaka Y.‐M.、Shoji M.、Tsugawa Y.、Shinohara M.、Shinohara I.、Blake J. B.、Fennell J.F.、Claudepierre S.G.、Turner D. L.、Kletzing C. A.、Sormakov D.、Troshichev O.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 46 号: 21 ページ: 11642-11651
  • DOI: 10.1029/2019gl084379
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Broadband and discrete ULF wave indices in the inner magnetosphere derived from the magnetic field observation of the Arase satellite (2023)
  • 著者名/発表者名: 寺本 万里子、松岡 彩子、三好 由純、篠原 育、北村 健太郎
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2023
• [学会発表] Nightside ion mass density estimated by transient toroidal mode waves observed by the Arase satellite (2022)
  • 著者名/発表者名: 寺本 万里子、能勢 正仁、松岡 彩子、笠原 禎也、熊本 篤志、土屋 史紀、三好 由純、小路 真史、中村 紗都子、北原 理弘、今城 峻、篠原 育
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2022
• [学会発表] Temporal evolution of nightside plasma mass in the inner magnetosphere during a geomagnetic storm using the Arase measurement (2022)
  • 著者名/発表者名: 寺本 万里子、能勢 正仁、松岡 彩子、笠原 禎也、熊本 篤志、土屋 史紀、新堀 淳樹、三好 由純、小路 真史、中村 紗都子、北原 理弘、今城 峻、篠原 育
  • 学会等名: 第152回 地球電磁気・地球惑星圏学会 総会・講演会
• [学会発表] Nightside Ion Mass Density Estimated by Toroidal Mode Waves Observed by the Arase Satellite (2022)
  • 著者名/発表者名: Mariko Teramoto, Masahito Nose, Ayako Matsuoka, Yoshiya Kasahara, Kazushi Asamura, Atsushi Kumamoto, Fuminori Tsuchiya, Atsuki Shinbori, Yoshizumi Miyoshi, Masafumi Shoji, Satoko Nakamura, Masahiro Kitahara, Shun Imajo, Iku Shinohara
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society
  • 国際学会
• [学会発表] Mode-coupling Pi2 pulsations on the off-equatorial plasmapause inferred from the Arase satellite observation (2021)
  • 著者名/発表者名: Mariko Teramoto, Ayako Matsuoka, Yoshiya Kasahara, Yasumasa Kasaba, Atsushi Kumamoto, Fuminori Tsuchiya, Shoya Matsuda, Yoshizumi Miyoshi, Masahito Nose, Tomoko Nakagawa, Shun Imajo, Masafumi Shoji, Satoko Nakamura, and Iku Shinohara
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [学会発表] Ultra low frequency wave index in the inner magnetosphere derived from Arase and RBSP satellites (2020)
  • 著者名/発表者名: Teramoto, M., Y. Miyoshi, A. Matsuoka, N. Higashio, C. A. Kletzing, T. Takashima, R. Nomura, S. Kurita, S. Imajo, and I. Shinohara
  • 学会等名: 第148回 SGEPSS総会及び講演会
• [学会発表] Statistical investigation of cross energy coupling during magnetic storms: Arase observations (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., S. Kurita, I. Park, T. Mitani, I. Shinohara, S. Kasahara, T. Hori, N. Higashio, S. Imajo, C. W. Jun, A. Matsuoka, Y. Kasahara, S. Matsuda, F. Tsuchiya, A. Kumamoto, M. Shoji, and D. L. Turner
  • 学会等名: AGU Fall meeting 2020
  • 国際学会
• [備考] ヴァン・アレン帯の電子が加速される場所の特定に成功
  • URL: https://www.kyutech.ac.jp/whats-new/press/entry-6994.html