過去三千年の宇宙線異常増加とその地球環境への影響

• 研究課題/領域番号: 26287042
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 増田 公明 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (40173744)
• 研究協力者: 三宅 芙沙 ; 伊藤 好孝 ; 﨏 隆志 ; 松見 豊 ; 中山 智喜 ; 鈴木 麻未 ; 竹内 雄也 ; 森 千尋 ; 児島 康介 ; 足立 匠 ; 藤森 隆彰
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2015年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: 宇宙線 / 宇宙高エネルギー現象 / 放射性炭素 / エアロゾル / 雲凝縮核生成 / 太陽活動 / 雲凝結核生成 / 炭素14 / 地球環境

研究成果の概要

宇宙線が太陽活動の影響を受けて地球へ飛来し大気と核反応して生成される炭素14が樹木に取り込まれ年輪に保存されることを利用して過去の宇宙線量の変動を1-2年分解能で測定した。その結果，AD 500-1350年について太陽活動極小期の特性を明らかにし，過去7千年の一部の測定から太陽活動の変動によると思われる宇宙線の異常増加を発見した。
また大気に進入した宇宙線粒子が電離作用によって分子イオンを作り雲凝結核の生成に寄与することを，加速器からの重イオン粒子を用いて検証した。生成イオン密度と生成粒子数密度の粒径分布の関係を測定した。入射イオンの違いに対するはっきりした生成粒子の特徴の変化は見られなかった。

研究成果

• [国際共同研究] Univ. of Arizona(米国)
• [国際共同研究] ETH, Zurich(Switzerland)
• [国際共同研究] University of Arizona(米国)
• [国際共同研究] ETH Zurich(Switzerland)
• [雑誌論文] Verification of the Annual Dating of the 10th Century Baitoushan Volcano Eruption Based on an AD 774-775 Radiocarbon Spike (2018)
  • 著者名/発表者名: Hakozaki, M., Miyake, F., Nakamura, T., Kimura, K., Masuda, K., & Okuno, M
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 60 号: 1 ページ: 261-268
  • DOI: 10.1017/rdc.2017.75
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Large 14C excursion in 5480 BC indicates an abnormal sun in the mid-Holocene (2017)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, A.J.T. Jull, I.P. Panyushkina, L. Wacker, M. Salzer, C.H. Baisan, T. Lange, R. Cruz, K. Masuda & T. Nakamura
  • 雑誌名: PNAS 巻: 114 号: 5 ページ: 881-884
  • DOI: 10.1073/pnas.1613144114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Search for annual 14C excursion in the past (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, K. Masuda, T. Nakamura, K. Kimura, M. Hakozaki, A.J.T. Jull, T.E. Lange, R. Cruz, I.P. Panyushkina, C. Baisan & M.W. Salzer
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 315-320
  • DOI: 10.1017/rdc.2016.54
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The AD775 cosmic ray event shown in Beryllium-10 data from Antarctic Dome Fuji ice core (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, A. Suzuki, K. Masuda, K. Horiuchi, H. Motoyama, H. Matsuzaki, Y. Motizuki, K. Takahashi, Y. Nakai
  • 雑誌名: PoS (ICRC2015) 巻: 1 ページ: 110-110
• [雑誌論文] Cosmic ray event of AD 774-775 shown in quasi-annual 10Be data from the Antarctic Dome Fuji ice core (2015)
  • 著者名/発表者名: Fusa Miyake, Asami Suzuki, Kimiaki Masuda, Kazuho Horiuchi, Hideaki Motoyama, Hiroyuki Matsuzaki, Yuko Motizuki, Kazuya Takahashi, Yoichi Nakai
  • 雑誌名: Geophysical Researrch Letters 巻: 42 号: 1 ページ: 84-89
  • DOI: 10.1002/2014gl062218
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Verification of the cosmic ray event in AD 993-994 by using a Japanese Hinoki tree (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, K. Masuda, M. Hakozaki, T. Nakamura, F. Tokanai, K. Kato, K. Kimura and T. Mitsutani
  • 雑誌名: Radiocarbon 巻: 56 号: 3 ページ: 1189-1194
  • DOI: 10.2458/56.17769
  • 査読あり
• [学会発表] 屋久杉年輪中放射性炭素を用いたWolf太陽極小期周辺の宇宙線強度変動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森千尋，増田公明，三宅芙沙，中村俊夫，木村勝彦，門叶冬樹
  • 学会等名: 日本物理学会 第72回年次大会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] 屋久杉年輪中放射性炭素を用いた14世紀の宇宙線強度変動の研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 森千尋，増田公明，三宅芙沙，中村俊夫，木村勝彦
  • 学会等名: 日本物理学会 2016 年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] 宇宙線による雲凝結核生成について複数線源での検証実験(6) (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木麻未，増田公明，伊藤好孝，さこ隆志，松見豊，中山智喜，上田紗也子三浦和彦，草野完也
  • 学会等名: 日本物理学会 2016 年秋季大会
  • 発表場所: 宮崎大学
  • 年月日: 2016-09-21
• [学会発表] Large 14C excursion in the BC 55th century (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, K. Masuda, T. Nakamura, A. J. T. Jull, I. P. Panyushkina and L. Wacker
  • 学会等名: GoldSchmidt conference 2016
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Annual cosmic ray events shown in 14C data of tree-rings (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, K. Masuda et al.
  • 学会等名: VarSITI 2016
  • 発表場所: Albena, Bulgaria
  • 年月日: 2016-06-06
  • 国際学会
• [学会発表] 二次宇宙線の種類に着目したエアロゾル核生成の検証実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木麻未，増田公明，伊藤好孝，さこ隆志，松見豊，中山智喜，上田紗也子三浦和彦，草野完也
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2016-05-22
• [学会発表] 鳥海神代杉年輪のC14増加現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 櫻井敬久，門叶冬樹，森谷透，三宅芙沙，増田公明，堀内一穂，坂本稔
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] BC55世紀の年輪中14C濃度大増加の痕跡 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙，増田公明，中村俊夫，A. J. T. Jull, I. P. Panyushkina
  • 学会等名: 日本物理学会 第71回年次大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Search for annual carbon-14 excursions in the past (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, K. Masuda, T. Nakamura, K. Kimura, M. Hakozaki, A.J.T. Jull, T.E. Lange, R. Cruz, I.P. Panyushkina, C. Baisan, M.W. Salzer
  • 学会等名: 22nd Intern. Radiocarbon Conf.
  • 発表場所: Dakar, Senegal
  • 年月日: 2015-11-16
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙線による雲凝結核生成促進について複数線源での検証実験(5) (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木麻未，増田公明，﨏隆志，伊藤好孝，松見豊，中山智喜，上田紗也子，三浦和彦，草野完也
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] 北米樹木サンプルを利用した過去5000年間の宇宙線イベント探索 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙，増田公明，A. J. T. Jull, I. P. Panyushkina
  • 学会等名: 日本物理学会 2015年秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] The AD775 cosmic ray event shown in Beryllium-10 data from Antarctic Dome Fuji ice core (2015)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, A. Suzuki, K. Masuda, K. Horiuchi, H. Motoyama, H. Matsuzaki, Y. Motizuki, K. Takahashi, Y. Nakai
  • 学会等名: 34th Intern. Cosmic Ray Conf.
  • 発表場所: Hague, Netherlands
  • 年月日: 2015-07-30
  • 国際学会
• [学会発表] 宇宙線による雲凝結核生成について複数線源での検証実験(4) (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木麻未，増田公明，竹内雄也，﨏隆志，伊藤好孝，松見豊，中山智喜，上田紗也子，三浦和彦，草野完也
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 早稲田大学，東京
  • 年月日: 2015-03-21 – 2015-03-24
• [学会発表] Verification of difference of ion-induced nucleation rate for kinds of ionizing radiation (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki1, K. Masuda, Y. Takeuchi, Y. Itow, T. Sako, Y. Matsumi, T. Nakayama, S. Ueda, K. Miura and K. Kusano
  • 学会等名: 2014 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] A searching of past large Solar Proton Event by measuring carbon-14 content in tree-rings (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, K. Masuda, M. Hakozaki, T. Nakamura and K. Kimura
  • 学会等名: 2014 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-19
• [学会発表] 宇宙線による雲凝結核生成について複数線源での検証実験(2) (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木麻未，増田公明，竹内雄也，﨏隆志，伊藤好孝，松見豊，中山智喜，上田紗也子，三浦和彦，草野完也
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学，佐賀
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [学会発表] 宇宙線による雲凝結核生成について複数線源での検証実験(3) (2014)
  • 著者名/発表者名: 竹内雄也，鈴木麻未，増田公明，﨏隆志，伊藤好孝，松見豊，中山智喜，上田紗也子，三浦和彦，草野完也
  • 学会等名: 日本物理学会2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学，佐賀
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [学会発表] 南極アイスコア中10Be濃度を用いた西暦774-775年宇宙線イベントの調査 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三宅芙沙，鈴木麻未，増田公明，堀内一穂，本山秀明，松崎浩之，望月優子，高橋和也，中井陽一
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 佐賀大学，佐賀
  • 年月日: 2014-09-18 – 2014-09-21
• [学会発表] Chamber experiment with radiation sources for verification of sulfuric acid aerosol formation (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, K. Masuda, Y. Takeuchi, T. Sako, Y. Itow, Y. Matsumi, T. Nakayama, S. Ueda, K. Miura and K. Kusano
  • 学会等名: 2014 International Aerosol Conference
  • 発表場所: Busan, Korea
  • 年月日: 2014-08-28 – 2014-09-02
• [学会発表] Laboratory experiment with various radiation sources for verification of cloud condensation nucleation by cosmic rays (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Suzuki, K. Masuda, Y. Takeuchi, T. Sako, Y. Itow, Y. Matsumi, T. Nakayama, S. Ueda, K. Miura and K. Kusano
  • 学会等名: Japan Geoscience Union 2014 Meeting
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] Plan of large SPE search by the 14C content measurement in Japanese trees for the past 5000 years (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Miyake, K. Masuda, M. Hakozaki, T. Nakamura and K. Kimura
  • 学会等名: Japan Geoscience Union 2014 Meeting
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02