地球周辺宇宙空間における無衝突プラズマ境界層の物理

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07304038
• 研究種目: 総合研究(A)
• 研究機関: 宇宙科学研究所
• 研究代表者: 向井 利典 宇宙科学研究所, 太陽系プラズマ研究系, 教授 (60013695)
• 研究分担者: 国分 征 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 教授 (00011502) ; 松本 紘 京都大学, 超高層電波研究センター, 教授 (00026139) ; 寺沢 敏夫 東京大学, 大学院・理学研究科, 教授 (30134662) ; 森岡 昭 東北大学, 理学部, 教授 (50004479) ; 町田 忍 京都大学, 理学部, 助教授 (70209469)
• キーワード: 磁気圏境界面 / プラズマシート境界層 / 磁気リコネクション / プラズマ波動 / 波動粒子相互作用 / プラズモイド / 衝撃波 / プラズマシート

研究概要

大小の観測データ検討会・研究会(12回)を開いて、GEOTAIL観測結果から代表的なイベントを選び、磁気圏前面および尾部の磁気圏境界面、前面の衝撃波、プラズマシート境界層で生起している物理過程の研究が進められてきた。また、「あけぼの」とGEOTAILの合同研究会を開催し、共同研究テーマについて提案と討論を行った。そこで得られた新しい知見のうち、代表的なものを下記に列挙する。
1.磁気圏境界面および尾部において磁気リコネクションの観測証拠が発見された。特に、プラズマモイドの中の詳細な電子・イオンの分布関数はその生成過程に対する重要な観測証拠とされている。また、プラズマシート境界層が時々slow-mode shockを形成していることが明らかにされた。このslow-mode shockの形成がプラズマシートの加熱過程の有力な候補であることが示唆され、その詳細な運動学的構造について研究が進められている。
2.磁気圏のさまざま領域に特徴的なプラズマ波動の描像が明らかにされた。特に、静電的波動については、同時観測の粒子データとの相関関係が明らかにされ、計算機シミュレーションの結果と併せて波動粒子相互作用の研究が進展しつつある。
3.太陽風磁場が北向きの時、近尾部プラズマシートに多量の低温プラズマが存在していることが発見された。その主成分はプロトンであるため、電離圏起源のものか太陽風起源のものかの決着は今のところ難しいが、太陽風起源とすると磁気圏境界層からの太陽風プラズマの輸送過程の役割が重要となる。いずれにしても、これは新しい問題提起となっている。
4.磁気圏前面の衝撃波の上流で観測される高エネルギーイオンの起源については、太陽風粒子の衝撃波加速説と磁気圏起源の粒子流出説の間に昔から議論の分かれるところであったが、前者の説を大きく支持する観測的証拠が得られた。

研究成果

• [文献書誌] T.Mukai,et al.: "Structure and Kinetic Properties of Plasmoids and their Boundary Regions" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 48(予定). (1996)
• [文献書誌] 向井 利典: "「あけぼの」衛星の成果" プラズマ・核融合学会誌. 72. 23-28 (1996)
• [文献書誌] M.Nakamura,et al.: "Velocity Filter Effect on the Leakage Ions Associated with the Reconnection Events at the Dayside Magnetopause" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 48(予定). (1996)
• [文献書誌] M.Nakamura,et al.: "Leakage Ions from the LLBL to MSBL : Confirmation of Reconnection Events at the Dayside Magnetopause" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 48(予定). (1996)
• [文献書誌] M.Fujimoto,et al.: "Plasma Entry From the Flanks of the Near-Earth Magnetotail : GEOTAIL Observations in the Dawnside LLBL and Plasma Sheet" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 48(予定). (1996)
• [文献書誌] Y.Saito,et al.: "Slow-Mode Shocks in the Magnetotail" Journal of Geophysical Research. 100. 23567-23581 (1995)
• [文献書誌] Y.Saito,et al.: "Fore-shock structure of the slow-mode shocks in the Earth's magnetotail" Journal of Geophysical Research. 101(予定). (1996)
• [文献書誌] M.Hirahara,et al.: "Distribution of Singly-Charged Oxygen Observed in a High-Density Region Flowing Tailward in the Plasma Sheet by GEOTAIL at X_<GSE>〜-60R_E" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 47. 1133-1140 (1995)
• [文献書誌] 寺沢 敏夫: "磁気圏尾部における磁気リコネクションの観測" プラズマ・核融合学会誌. 72. 12-15 (1996)
• [文献書誌] T.Terasawa,et al.: "On the determination of a moving MHD structure : Minimization of the residue of integrated Faraday's equation" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 48(予定). (1996)
• [文献書誌] T.Sugiyama,et al.: "On the Origin of the Upstream Diffuse Ions : Case Studies from GEOTAIL Observations" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 47. 1141-1145 (1995)
• [文献書誌] M.Hoshino,et al.: "Evidence of Two Active Reconnection Sites in Distant Magnetotail" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 48(予定). (1996)
• [文献書誌] Y.Omura,et al.: "Electron beam instabilities as generation mechanism of electrostatic solitary waves in the magnetotail" Journal of Geophysical Research. 101(予定). (1996)
• [文献書誌] 松本 紘: "地球周辺プラズマ中で観測されたBGK波動" プラズマ・核融合学会誌. 72. 16-22 (1996)
• [文献書誌] A.Nishida,et al.: "GEOTAIL Observations on the Reconnection Process in the Distant Tail in Geomagnetically Active Times" Geophysical Research Letters. 22. 2453-2456 (1995)
• [文献書誌] A.Nishida,et al.: "GEOTAIL Observation of Magnetospheric Convection in the Distant Tail at 200 Re in Quiet Times," Journal of Geophysical Research. 100. 23663-23675 (1995)
• [文献書誌] S.Kokubun,et al.: "Large Field Events in the Distant Magnetotail During Magnetic Storms" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 48(予定). (1996)