| 研究課題/領域番号 |
10304036
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
超高層物理学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
福西 浩 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90099937)
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| 研究分担者 |
村田 功 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00291245)
高橋 幸弘 東北大学, 大学院・理学研究科, 講師 (50236329)
渡部 重十 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90271577)
長野 勇 金沢大学, 工学部, 教授 (50019775)
坂野井 健 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80271857)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| キーワード | スプライト / エルブス / 雷放電 / 中間圏 / 熱圏 / 北陸 / 冬季雷 / スペクトル |
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| 研究概要 |
1990年に偶然、成層圏から電離圏に向かう放電現象の存在が確認された。その後、地上、航空機、スペースシャトルなどからの観測が行われ、強い雲地上間雷放電の際に、成層圏、中間圏、下部電離圏でスプライトやエルブスと呼ばれる発光現象が起こり、同時に強力な電波とガンマ線が放出されることが明らかになった。本研究の目的は、超高速の光学観測及び波動の同時観測を実施し、それらを解析することで超高層大気のトランジェントな加熱・発光機構と電磁波放射を解明することである。スプライトやエルブスは、雷雲-地上間の雷放電に起因する準静電場や電磁波で加熱された電子が大気分子・原子に衝突・励起することで発生すると推測されている。本研究では、スペクトル観測を実施し、分子・原子に衝突する電子のエネルギー分布を推定した。その結果、スプライトでは全ての高度で発光初期に電子温度のピークを持ち、その値はキャロット型で3eVから25eV以上、カラム型で2eVから14eVまで達していることが分った。キャロット型では、全体としては低高度ほど高温になる傾向が見られるが、ヘアー領域とヘッド領域の境界ギャップで、12-20eVの空間的極大を持つことが示された。エルブスに関しては、雷放電の極性によらず発生し、発光領域の電子は最高40eVという高エネルギーまで達していることが明らかになった。このことは下部電離圏でも激しい電離の起きていることを示唆する。本研究ではまた、北陸の冬季雷に伴うスプライトとエルブスについても国内におけるフォトメータとCCDカメラを用いた光学観測から冬季雷雲でその存在を初めて証明し、2点からの立体観測にも成功した。更に、コロラドでの観測データから、スプライト・ハローと呼ばれる、明確な構造を持たない円盤状の発光についても詳細解析を行い、その発光強度及び電子温度の時間空間構造を明らかにした。
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