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2010 年度 実績報告書

宇宙プラズマにおけるミラー不安定性の非線形発展の研究

研究課題

研究課題/領域番号 09J03154
研究機関京都大学

研究代表者

小路 真史  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

キーワード宇宙プラズマ / ハイブリッドシミュレーション / ミラー不安定性 / 電磁イオンサイクロトロン不安定性 / トリガード放射 / プロトン・オーロラ
研究概要

ミラー不安定性の非線形発展によって形成されるmagnetic peak, dipと呼ばれる構造について解析するために、多次元開放境界ハイブリッドコードを開発した。2次元及び3次元モデルにおいて、異なるイオンベータに関するパラメータ解析を行った結果、magnetic dipは、2次元空間の低イオンベータ条件でのみ形成されることがわかった。2次元モデルの高イオンベータ、及び3次元モデルにおいてはmagnetic peakが形成されるが、これはミラー不安定性によって励起される磁場にトラップされない粒子が高ベータ及び3次元の場合多いためである。magnetic dipが形成された内部の粒子は、内部でのミラー運動のために、上部が平らな分布関数を形成する。一方で、magnetic peakが形成される条件では、ミラー不安定性が強烈に励起されることから、成長段階に現れる電場によって背景磁場平行方向に加熱されることがわかった。これにより磁場構造にトラップされるピッチ角を満たす粒子の数が減るため、magnetic dipが崩れ、結果的にmagnetic peakが残る。3次元モデルにおいて、粒子の運動の自由度は2次元モデルに比べて大きいため、プロトンが磁場構造にトラップされにくく、結果的にmagnetic peakが卓越し易くなる。また、近年衛星によって内部磁気圏磁気赤道領域で観測された電磁イオンサイクロトロントリガード放射の励起メカニズム解明のための1次元ハイブリッドシミュレーションを行い、観測と一致する、周波数上昇を伴う波動のスペクトル、振幅の飽和過程を再現できた。また、非線形成長理論によって得られる周波数変化率が一致していることを示した。さらに、EMICトリガード放射によって磁気赤道近傍に存在するプロトンの速度分布関数が散乱・加速の影響を受けて大きく歪められることを示した。周波数変動に伴い、多数のプロトンと共鳴しながら、ピッチ角散乱を引き起こすが、このうち、一部ロスコーンに侵入した粒子は極域大気圏に降下し、極域で観測されるプロトン・オーロラの一因となることを示した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Simulation of Electromagnetic Ion Cyclotron Triggered Emissions in the Inner Magnetosphere2011

    • 著者名/発表者名
      Shoji, M., Y.Omura
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research, Space physics

    • 査読あり
  • [学会発表] Nonlinear Mirror Mode Structures in the magnetosheath : Two- and Three- dimensional Hybrid Simulations2010

    • 著者名/発表者名
      Shoji, M., Y.Omura, L.C.Lee
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2010
    • 発表場所
      Moscone Center, San Francisco, California, America
    • 年月日
      2010-12-13
  • [学会発表] Electromagnetic Ion Cyclotron Triggered Emissions in a Dipole Geometry : Hybrid Simulation Results2010

    • 著者名/発表者名
      小路真史, 大村善治, Lee Lou-Chuang
    • 学会等名
      SGEPSS秋季大会2010
    • 発表場所
      沖縄県市町村自治会館、沖縄
    • 年月日
      2010-10-31
  • [学会発表] Electromagnetic Ion Cyclotron Triggered Emissions in a Dipole Geometry : Hybrid Simulation Results2010

    • 著者名/発表者名
      Shoji, M., Y.Omura
    • 学会等名
      AP-RASC 2010
    • 発表場所
      Toyama International Conference Center, 富山
    • 年月日
      2010-09-22
  • [学会発表] Hybrid simulations of electromagnetic ion cyclotron triggered emissions in a dipole geometry2010

    • 著者名/発表者名
      Shoji, M., Y.Omura
    • 学会等名
      38th COSPAR Scientific Assembly
    • 発表場所
      The Bremen Exhibition & Conference Centre, Bremen, German
    • 年月日
      2010-07-18
  • [学会発表] Mirror-mode Structures in the Magnetosheath : 3D Hybrid Results2010

    • 著者名/発表者名
      Shoji, M., Y.Omura
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society 2010
    • 発表場所
      Hyderabad International Convention Centre, Hyderabad, India(招待講演)
    • 年月日
      2010-07-09
  • [学会発表] Hybrid simulations of electromagnetic ion cyclotron chorus emissions in a dipole geometry2010

    • 著者名/発表者名
      小路真史, 大村善治
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ、千葉
    • 年月日
      2010-05-26
  • [学会発表] Nonlinear Mirror Mode Structures in the Three-dimensional Model2010

    • 著者名/発表者名
      小路真史、大村善治、Lee Lou-Chuang
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ、千葉
    • 年月日
      2010-05-24

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公開日: 2012-07-19  

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