複数衛星観測を用いた四次元時空間における宇宙プラズマ構造の再現

• 研究課題/領域番号: 24740337
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 独立行政法人宇宙航空研究開発機構
• 研究代表者: 長谷川 洋 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (50435799)
• 研究協力者: SONNERUP Bengt 米国ダートマス大学, セイヤー工学部, 名誉教授 ; 中村 琢磨 オーストリア科学アカデミー, 宇宙科学研究所, 研究員
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 衛星観測 / 地球・惑星磁気圏 / 磁気リコネクション / 宇宙プラズマ / データ解析手法 / 磁気圏界面 / 磁気フラックスロープ / 時空間構造 / 電子流体 / 磁場散逸 / 電子拡散領域 / 境界値問題 / 初期値問題 / 編隊観測 / 複数衛星 / 磁気静水圧平衡 / 電磁流体力学 / コロナ質量放出 / 国際情報交換 / アメリカ合衆国 / 地球惑星磁気圏 / 宇宙空間 / 太陽圏

研究成果の概要

複数衛星観測のデータを用いて、宇宙プラズマの四次元時空間構造を再現する革新的なデータ解析手法を開発することを目的とした。二次元構造の時間発展を精度よく再現する手法、磁場やプラズマの三次元空間構造を二衛星観測から再現する手法、磁気リコネクションの電子拡散領域の二次元構造を再現する手法などの開発に成功した。そのうちの一手法をテミス衛星観測に適用し、地球磁気圏界面での磁気リコネクションによって形成された磁気フラックスロープが強い三次元性を持つことを発見した。2015年3月に無事打上げられたNASAの磁気圏編隊観測衛星（MMS）がもたらす高分解能データの解析に必要な手法開発は、ほぼ終了したと言える。

研究成果

• [雑誌論文] Dual-spacecraft reconstruction of a three-dimensional magnetic flux rope at the Earth's magnetopause (2015)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H., B. U. O. Sonnerup, S. Eriksson, T. K. M. Nakamura, and H. Kawano
  • 雑誌名: Annales Geophysicae 巻: 33 号: 2 ページ: 169-184
  • DOI: 10.5194/angeo-33-169-2015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Study on formation processes of Martian flux ropes downstream from crustal magnetic fields based on Grad-Shafranov reconstruction (2014)
  • 著者名/発表者名: Hara, T., K. Seki, H. Hasegawa, D. A. Brain, K. Matsunaga, M. H. Saito, and D. Shiota
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research-Space Physics- 巻: 119 号: 9 ページ: 7947-7962
  • DOI: 10.1002/2014ja019943
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reconstruction of an evolving magnetic flux rope in the solar wind: Decomposing spatial and temporal variations from single-spacecraft data (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H., B. U. O. Sonnerup, Q. Hu, and T. K. M. Nakamura
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Space Physics 巻: 119 号: 1 ページ: 97-114
  • DOI: 10.1002/2013ja019180
  • 査読あり
• [雑誌論文] The spatial stmcture of Martian magnetic flux ropes recovered by the Grad-Shafranov reconstruction technique (2014)
  • 著者名/発表者名: 原 拓也
  • 雑誌名: Journal of Gcophysical Research : Space Physics 巻: 119 号: 2 ページ: 1262-1271
  • DOI: 10.1002/2013ja019414
  • 査読あり
• [雑誌論文] Axis and velocity determination for quasi two-dimensional plasma/field structures from Faraday's law: A second look (2013)
  • 著者名/発表者名: Sonnerup, B. U. O., R. E. Denton, H. Hasegawa, and M. Swisdak
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Space Physics 巻: 118 号: 5 ページ: 2073-2086
  • DOI: 10.1002/jgra.50211
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bursty magnetic reconnection at Saturn's magnetopause (2013)
  • 著者名/発表者名: Badman, S. V., A. Masters, H. Hasegawa, M. Fujimoto, A. Radioti, D. Grodent, N. Sergis, M. K. Dougherty, and A. J. Coates
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 40 号: 6 ページ: 1-5
  • DOI: 10.1002/grl.50199
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetry of magnetosheath flows and magnetopause shape during low Alfvén Mach number solar wind (2013)
  • 著者名/発表者名: Lavraud, B., E. Larroque, E. Budnik, V. Genot, J. E. Borovsky, M. W. Dunlop, C. Foullon, H. Hasegawa, C. Jacquey, K. Nykyri, A. Ruffenach, M. G. G. T. Taylor, I. Dandouras, and H. Reme
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Space Physics 巻: 118 号: 3 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1002/jgra.50145
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron acceleration to relativistic energies at a strong quasi-parallel shock wave (2013)
  • 著者名/発表者名: Masters, A., L. Stawarz, M. Fujimoto, S. J. Schwartz, N. Sergis, M. F. Thomsen, A. Retino, H. Hasegawa, B. Zieger, G. R. Lewis, A. J. Coates, P. Canu, and M. K. Dougherty
  • 雑誌名: Nature Physics 巻: 9 号: 3 ページ: 164-167
  • DOI: 10.1038/nphys2541
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and dynamics of the magnetopause and its boundary layers (2012)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.
  • 雑誌名: Monographs on Environment, Earth and Planets 巻: 1(2) 号: 2 ページ: 71-119
  • DOI: 10.5047/meep.2012.00102.0071
  • NAID: 40019786954
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic flux rope formation within a magnetosheath hot flow anomaly (2012)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H., H. Zhang, Y. Lin, B. U. O. Sonnerup, S. J. Schwartz, B. Lavraud, and Q. G. Zong
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Space Physics 巻: 117 号: A9
  • DOI: 10.1029/2012ja017920
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma transport induced by kinetic Alfven wave turbulence (2012)
  • 著者名/発表者名: Izutsu, T., H. Hasegawa, T. K. M. Nakamura, and M. Fujimoto
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 19 号: 10 ページ: 102305-102305
  • DOI: 10.1063/1.4759167
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial distribution of rolled-up Kelvin-Helmholtz vortices at Earth's dayside and flank magnetopause (2012)
  • 著者名/発表者名: Taylor, M. G. G. T., H. Hasegawa, B. Lavraud, T. Phan, C. P. Escoubet, et al. (22 authors in total)
  • 雑誌名: Annales Geophysicae 巻: 30 号: 6 ページ: 1025-1035
  • DOI: 10.5194/angeo-30-1025-2012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inner plasma structure of the low latitude reconnection layer (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhang, Q.-H., M. W. Dunlop, M. Lockwood, B. Lavraud, Y. Bogdanova, H. Hasegawa, et al. (25 authors in total)
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. Space Physics 巻: 117 号: A8
  • DOI: 10.1029/2012ja017622
  • 査読あり
• [学会発表] その場観測を用いた磁気リコネクション拡散領域構造の再現 (2015)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 洋，Sonnerup, B. U. O.，Denton, R. E.
  • 学会等名: 磁気リコネクション研究の最前線―太陽・惑星・実験室―
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-11
• [学会発表] Kelvin-Helmholtz waves/vortices and magnetic flux ropes at Earth's magnetopause (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.，and T. K. M. Nakamura
  • 学会等名: AGU 2014 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] Dual-spacecraft reconstruction of a three-dimensional magnetic flux rope at Earth's magnetopause (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.，B. U. O. Sonnerup，S. Eriksson，and T. K. M. Nakamura
  • 学会等名: AGU 2014 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] Study on formation processes of Martian magnetic flux ropes downstream from crustal magnetic fields based on the Grad-Shafranov reconstruction (2014)
  • 著者名/発表者名: Hara, T.，K. Seki，H. Hasegawa，and D. A. Brain
  • 学会等名: AGU 2014 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] Dual-spacecraft reconstruction of a three-dimensional magnetic flux rope at Earth's magnetopause (2014)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.，B. U. O. Sonnerup，S. Eriksson，and T. K. M. Nakamura
  • 学会等名: Geospace revisited: a Cluster/MAARBLE/Van Allen Probes Conference
  • 発表場所: Rhodes (Greece)
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-20
• [学会発表] Formatin processes and potential ion escape rates of Martian magnetic flux ropes estimated from the Grad-Shafranov reconstruction technique (2014)
  • 著者名/発表者名: Hara, T.，K. Seki，H. Hasegawa，D. A. Brain
  • 学会等名: AOGS 2014
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2014-07-28 – 2014-08-01
• [学会発表] 二点観測を用いた地球磁気圏界面三次元フラックスロープ構造の再現 (2014)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 洋，Sonnerup, B. U. O.，Eriksson, S.，中村 琢磨
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2014年大会
  • 発表場所: 横浜（パシフィコ横浜）
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] Reconstruction of an evolving magnetic flux rope in the solar wind: Decomposing spatial and temporal variations from single-spacecraft data (2013)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.，B. U. O. Sonnerup，Q. Hu，T. K. M. Nakamura
  • 学会等名: AOGS 2013
  • 発表場所: Brisbane (Australia)
• [学会発表] Reporter review: Magnetopause and boundary layers 2011-2013 (2013)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.
  • 学会等名: IAGA 2013 12th Scientific Assembly
  • 発表場所: Merida (Mexico)
  • 招待講演
• [学会発表] A review of magnetopause and boundary layer studies in 2011-2013 (2013)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.
  • 学会等名: ISAS Workshop: Magnetospheric Plasmas 2013
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] Recovery of an evolving magnetic flux rope in the solar wind: Decomposing spatial and temporal variations from single-spacecraft data (2013)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.，B. U. O. Sonnerup，Q. Hu，T. K. M. Nakamura
  • 学会等名: AGU 2013 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Characteristic of the spatial structure of the Martian magnetic flux ropes recovered by the Grad-Shafranov reconstruction technique (2013)
  • 著者名/発表者名: Hara, T.，K. Seki，H. Hasegawa，D. A. Brain，K. Matsunaga，M. H. Saito
  • 学会等名: AGU 2013 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] 一点観測を用いた太陽風磁気フラックスロープの時間発展の再現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 洋，Sonnerup, B. U. O.，Hu, Q.，中村 琢磨
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] Characteristics of the Martian magnetic flux ropes observed by the Mars Global Surveyor (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 拓也，関 華奈子，長谷川 洋，David A. Brain，斉藤（長谷川） 実穂
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] A review of magnetopause and boundary layer studies in 2011-2013 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 洋
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第134回講演会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] 火星の残留磁化下流で観測される磁気フラックスロープの統計解析研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 拓也，関 華奈子，長谷川 洋，David A. Brain，齋藤 実穂，塩田 大幸
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第134回講演会
  • 発表場所: 高知
• [学会発表] Kelvin-Helmholtz instability at planetary magnetopauses: an overview and comparison (2013)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.，A. Masters，T. K. M. Nakamura，T. Sundberg
  • 学会等名: Chapman Conference on Fundamental Properties and Processes of Magnetotails
  • 発表場所: Reykjavik (Iceland)
  • 招待講演
• [学会発表] 複数衛星を用いた宇宙プラズマ・磁場構造の可視化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 洋，Sonnerup, B. U. O.，中村 琢磨，Hu, Q.
  • 学会等名: 統計数理研究所共同研究集会「電離圏・磁気圏モデリングとデータ同化」
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] Characteristics of the Martian magnetic flux ropes observed by the Mars Global Surveyor (2013)
  • 著者名/発表者名: 原 拓也，関 華奈子，長谷川 洋，David A. Brain，斉藤（長谷川） 実穂
  • 学会等名: 第14回惑星圏研究会
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 複数衛星観測を用いた宇宙プラズマ三次元構造の再現 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 洋，Sonnerup, B. U. O.，中村 琢磨，Eriksson, S.
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 東広島
• [学会発表] Magnetic reconnection at Saturn's magnetopause: Response of boundary layers (2012)
  • 著者名/発表者名: Masters, A.，H. Hasegawa，S. V. Badman，M. Fujimoto
  • 学会等名: International Symposium on Planetary Science 2012
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Kinetic aspects of the vortex-induced reconnection in collisionless plasmas: 2D and 3D PIC simulations (2012)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T. K. M.，W. Daughton，H. Karimabadi，H. Hasegawa，and I. Shinohara
  • 学会等名: 2012 US-Japan Workshop On Magnetic Reconnection (MR2012)
  • 発表場所: Princeton University (New Jersey, USA)
• [学会発表] Inner Plasma Structure of the Low Latitude Reconnection Layer (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhang, Q.-H.，M. W. Dunlop，M. Lockwood，B. Lavraud，Y. Bogdanova，H. Hasegawa
  • 学会等名: AOGS-AGU (WPGM) Joint Assembly 2012
  • 発表場所: Singapore
• [学会発表] Multi-spacecraft observations of solar wind-magnetosphere interactions (2012)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.
  • 学会等名: IAU (International Astronomical Union) XXVIII General Assembly
  • 発表場所: Beijing (China)
  • 招待講演
• [学会発表] Reconstruction of the velocity field in the front part of tail reconnection jets (2012)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.，M. H. Saito，K.-J. Hwang
  • 学会等名: 11th International Conference on Substorms
  • 発表場所: Luneburg (Germany)
• [学会発表] Reconstruction of the velocity field in the front part of magnetotail reconnection jets (2012)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.，M. H. Saito，K.-J. Hwang
  • 学会等名: 3rd Cluster THEMIS workshop
  • 発表場所: Boulder (Corolado)
• [学会発表] Magnetic flux rope formation within a magnetosheath hot flow anomaly (2012)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.，H. Zhang，Y. Lin，B. U. O. Sonnerup，S. J. Schwartz，B. Lavraud，Q.-G. Zong
  • 学会等名: 3rd Cluster THEMIS workshop
  • 発表場所: Boulder (Corolado)
• [学会発表] Cluster and THEMIS at the Earth's magnetopause (2012)
  • 著者名/発表者名: Dunlop, M. W.，Q.-H. Zhang，Z. Pu，Y. Bogdanova，R. Bingham，S. Chapman，H. Hasegawa，et al. (18 authors in total)
  • 学会等名: 3rd Cluster THEMIS workshop
  • 発表場所: Boulder (Corolado)
• [学会発表] Structure and dynamics of the magnetopause and its boundary layers: a review (2012)
  • 著者名/発表者名: Hasegawa, H.
  • 学会等名: The GEOTAIL 20th anniversary workshop
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] 磁気圏尾部リコネクションジェット先端部分の速度場の再現 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 洋，斉藤 実穂，K.-J. Hwang
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2012年大会
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] Magnetic flux rope formation within a hot anomalous flow in Earth's magnetosheath (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 洋，H. Zhang，Y. Lin，B. U. O. Sonnerup，S. J. Schwartz，B. Lavraud，Q.-G. Zong
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第132回講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] その場観測を用いた磁気圏界面ケルビン・ヘルムホルツ波の同定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川 洋
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第132回講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 火星磁気異常帯の下流で観測された磁気フラックスロープの空間構造推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原 拓也，関 華奈子，長谷川 洋，David A. Brain，斉藤（長谷川） 実穂
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会第132回講演会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Turbulence formation via the Kelvin-Helmholtz vortex in an asymmetric velocity shear layer: 2D PIC simulations
  • 著者名/発表者名: Nakamura, T. K. M.，W. Daughton，H. Hasegawa，and I. Shinohara
  • 学会等名: EGU General Assembly 2012
  • 発表場所: Vienna (Austria)
• [学会発表] Inner plasma structure of the low latitude reconnection layer
  • 著者名/発表者名: Zhang, Q.-H.，M. W. Dunlop，M. Lockwood，B. Lavraud，Y. Bogdanova，Z. Pu，H. Hasegawa，et al. (20 authors in total)
  • 学会等名: EGU General Assembly 2012
  • 発表場所: Vienna (Austria)
• [学会発表] Spatial configuration of a flux rope observed downstream from the Martian crustal magnetic fields
  • 著者名/発表者名: Hara, T.，K. Seki，H. Hasegawa，D. A. Brain，M. H. Saito
  • 学会等名: AGU 2012 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] Inner plasma structure of the low latitude reconnection layer
  • 著者名/発表者名: Zhang, Q.-H.，M. W. Dunlop，M. M. Lockwood，B. Lavraud，Y. V. Bogdanova，H. Hasegawa，Z.-Y. Pu，ISSI team
  • 学会等名: AGU 2012 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco
• [学会発表] 磁気圏境界面付近におけるプラズマ輸送の研究
  • 著者名/発表者名: 井筒 智彦，長谷川 洋，中村 琢磨，藤本 正樹
  • 学会等名: 地球惑星圏科学分野における「博士課程進学者・博士号取得者による合同セミナー」
  • 発表場所: 仙台
• [備考] その場観測を用いた磁気フラックスロープの三次元構造の再現
  • URL: http://sprg.isas.jaxa.jp/researchTeam/spacePlasma/results/1502_hase.html
• [備考] Magnetopause reconnection generates a 3D flux rope
  • URL: http://themis.igpp.ucla.edu/nuggets/nuggets_2015/Hasegawa/Hasegawa_15.html
• [備考] 最近10年間の地球磁気圏境界の研究
  • URL: http://sprg.isas.jaxa.jp/researchTeam/spacePlasma/results/1208_hase.html
• [備考] 惑星衝撃波と電流層の相互作用に伴う磁気リコネクション
  • URL: http://sprg.isas.jaxa.jp/researchTeam/spacePlasma/results/1211_hase.html