垂直衝撃波下流での2次フェルミ加速過程の可能性

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08237222
• 研究機関: 宇宙科学研究所
• 研究代表者: 星野 真弘 宇宙科学研究所, 宇宙圏研究系・企画情報解析センター, 助教授 (90241257)
• 研究分担者: 坂井 純一 富山大学, 工学部, 教授 (50019220)
• キーワード: 無衝突衝撃波 / 粒子加速 / プラズマ不安定 / フェルミ加速

研究概要

無衝突衝撃波下流では、一般にプラズマの温度が磁場に垂直方向と平行方向とでは異なり、温度異方性を持つことが予想される。等方温度のプラズマへの移行は、温度異方性に起因するプラズマ不安定により電磁波が励起され、その電磁場と荷電粒子との散乱過程により行われる。衝撃波下流で形成された温度異方性を有するプラズマは、ゆっくりとした時間スケールで等方温度のプラズマに移行していく。
この衝撃波下流の遷移領域では、温度異方性を有するプラズマ中で電磁波が励起され、その波による2次フェルミ加速過程も非熱的高エネルギー粒子形成には重要であると考えられる。まず本年度は、衝撃波の形状(衝撃波上流での、マッハ数、磁場と衝撃波面のなす角度、プラズマ・ベータ値)により、どの程度の温度異方性が期待されるのか、また、その温度異方性の下でどのような電磁波が励起されるかを考察した。まず、衝撃波下流での温度異方性を評価するために、CGL近似(Chew-Goldberger-Low近似)に散逸項を付加して、すべて磁場に平行方向にエネルギー散逸が起きた場合と、逆にすべて垂直方向にエネルギー散逸があった場合の両極端の場合に限って研究を行った。更にその結果を用いて、温度異方性による電磁波の励起される成長率を評価した。

研究成果

• [文献書誌] M.Hoshino,T.Yamamoto,T.Mukai,A.Nishida,and S.Kokubun: "Structure of Plasma Sheet Cuurent in Distant Magnetotail : Doubly Humpped Electric Current Sheet," Adv.Space Res.18. 5-8 (1996)
• [文献書誌] T.Mukai,M.Fujimoto,M.Hoshino et al.: "Structure and Kinetic Properties of the Plasmoid and its Boundary Region" J.Geomag.Geoelectr.48. 541-560 (1996)
• [文献書誌] T.Terasawa et al.: "On the Determination of a Moving MHD Structure : Minimization of Residue of Integrated Farada Equation" J.Geomag.Geoelectr.48. 603-614 (1996)
• [文献書誌] M.Hoshino,T.Mukai,A.Nishida,T.Yamamoto,and S.Kokubun: "Evidence of Two Active Reconnection Sitesin the Distant Magnetotail" J.Geomag.Geoelectr.48. 515-523 (1996)
• [文献書誌] M.Hoshino,A.Nishida,T.Mukai,Y.Saito,T.Yamamoto,and S.Kokubun: "Structure of Plasma Sheet Current in Magnetotail : Double-Peacked Electric Current Sheet" J.Geophys.Res.101. 24775-24786 (1996)
• [文献書誌] M.Hirahara et al.: "Cold Ion Streams Consisting of Double Proton Populations and Singly-Charged Oxygen Observed in the Distant Magnetopause by GEOTAIL : A Case study" J.Geophys.Res.102. 2359-2372 (1997)
• [文献書誌] M.Hoshino,A.Nishida,T.Mukai,S.Kokubun,and T.Yamamoto: "Ion Dynamics of Magnetic Reconnection in Magnetotail." Adv.Space Res.,in press. (1996)
• [文献書誌] T.Terasawa,N.Shimada,T.Tubouchi,M.Hoshino et al.,: "Particle acceleration at the interplanetary shock ahead of a large magnetic cooldon Oct.18.1996" Adv.Space Res.,in press. (1996)
• [文献書誌] M.Hoshino,Y.Saito,T.Mukai,A.Nishida,S.Kokubun,and T.Yamamoto: "Origin of Hot and High Speed Plasmas in Plasma Sheet : Plasma Acceleration and Heating due to Slow Shocks" Adv.Space Res.,in press. (1996)
• [文献書誌] J.Zhao,Sakai,J.I.and Nishikawa,K.I: "Excitation of Whistler Waves driven by an Electron Temperature Anisotropy" Solar Physics. 168. 345-355 (1996)
• [文献書誌] J.I.Sakai: "Magnetic Reconnection driven by Recombination during Collision of Two Current Loops." Solar Physics. 169. 367-376 (1996)
• [文献書誌] J.I.Sakai,and C.de Jager: "Solar Flares and Collisions between Current-Carrying Loops" Space Science Reviews. 77,No.1-2. 1-192 (1996)