研究課題
基盤研究(C)
地球周辺の宇宙環境には、放射線帯と呼ばれる非常に高いエネルギーをもつ電子が存在する領域があり、地磁気擾乱に応じてその電子数は大きく増加することがある。1MeV程度のエネルギーをもつ電子とは異なり、数MeV以上のエネルギーを持つ超相対論的電子は特定の地磁気擾乱時のみ、出現することが知られているが、そのメカニズムは未解明である。本研究では、放射線帯において超相対論的電子が生成される過程を明らかにすることを目指し、現在、放射線帯生成メカニズムとして有力視されている「内部生成説」により統一的に説明が可能か、定量的に検証する。
今年度は、米国のVan Allen Probes衛星と我が国のあらせ衛星によって取得された10年弱にわたる放射線帯電子の計測データを用いて、超相対論的電子が生成される場合とされない場合の地磁気擾乱イベントの抽出を行い、相対論電子・準相対論電子の振る舞いに関して調査を行った。超相対論的電子が生成される地磁気擾乱イベントを複数例特定することができ、また、超相対論的電子が生成されないイベントに関しても複数例特定した。これらイベント時における3つの粒子群の振る舞いに関して、エネルギースペクトルの観点からの解析をおこなった。その結果、エネルギースペクトルの形状がイベントごとに変化に富んでいることと、エネルギースペクトルのみの情報では、内部加速・外部供給の切り分けが難しいことが明確となり、位相空間密度を用いた解析が必要であることが明らかになった。この点を解決するために、位相空間密度導出のための計算コード開発と妥当性の確認を行い、先行研究で報告のある事例に関して一致する結果が得られた。次年度は、位相空間密度を用いて超相対論的電子が生成されるイベント・されないイベントに関する解析を行い、相対論電子・準相対論電子との関係性をより明確にする。上記の解析と並行して、プラズマ波動を用いて背景電子密度を推定する新しい手法の開発とその妥当性に関する検証を行った。その結果、新しい手法において背景電子密度を十分な精度で推定することが可能であることがわかり、次年度に実施予定の研究課題の一部を完了することができた。
2: おおむね順調に進展している
今年度予定していた超相対論的電子生成イベント時のフラックス変化に関する研究内容を一部完了することができなかったが、次年度に予定していたプラズマ波動を用いた密度推定の研究内容を一部完了することができ、全体としては順調に進展している。
位相空間密度を用いたデータ解析を進め、超相対論的電子生成イベント時におけるエネルギー階層間結合の関係を明らかにする。また、プラズマ波動を用いた密度推定手法を駆使してイベント中における背景電子密度を明らかにし、電子加速を引き起こすプラズマ波動の情報をまとめることで、数値実験を行うための準備を進める。
すべて 2022 その他
すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件)
Space Science Reviews
巻: 218 号: 5 ページ: 38-38
10.1007/s11214-022-00885-4
Space Weather
巻: 20 号: 11
10.1029/2022sw003183
