磁気圏尾部における粒子輸送過程

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11640439
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 寺沢 敏夫 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (30134662)
• 研究分担者: 関 華奈子 東京大学, 大学院・理学系研究科, 日本学術振興会特別研究員 ; 星野 真弘 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90241257)
• キーワード: 磁気圏 / リコネクション / プラズマ加熱 / 粒子加速 / フレア / 衝撃波 / 星間物質 / ピックアップ

研究概要

本研究計画で得られた主要な成果は、次の通りである。
1.平成11年度に得た磁気圏尾プラズマシートにおける電子・イオンのエネルギー交換過程についての新しい知見について、更に大型の数値シミュレーションを行って定量的な結果を得た。
2.GEOTAIL衛星とFAST衛星のデータの詳しい比較から、電離圏起源のイオンが磁気圏尾におけるO+,He+の源であり得ることを初めて定量的に示した。
3.平成11年度に得た1999年5月中旬の異常低密度太陽風の観測データに更に定量的な検討を加え、太陽風陽子・電子の分布関数形状決定にクーロン衝突効果が寄与していることを示唆する結果を得た。
4.磁気圏に流入する太陽風プラズマはBow shockにおける衝撃波加熱・加速を経たものであり、衝撃波物理機構の研究は磁気圏プラズマの輸送の解明に極めて重要である。我々は衝撃波における粒子の加速・加熱過程についての新しい知見:
○「宇宙線変成効果」の観測的証拠
○ 電子加熱・加速に関する電子ホール・サーフィン効果の発見を得た。
5.星間中性ヘリウム原子起源のピックアップHe^+イオンをGEOTAIL衛星、NOZOMI火星探査機、そしてSUISEIハレー探査機の静電型イオン分析器のデータを用いて検出することに成功した。我々はこれらのイオンのエネルギー密度が太陽風の磁場エネルギー・粒子の熱エネルギーに比べて無視できないことを示した。これは、こうしたHe^+イオンが磁気圏プラズマのエネルギー輸送にも影響を与える可能性を示唆している。

研究成果

• [文献書誌] Treumann,R.: "Electron Acceleration in the Heliosphere"Space Sci.Rev.. (in press). (2000)
• [文献書誌] Noda,H.: "Observation of the interstellar helium cone by the NOZOMI spacecraft"Space Sci.Rev.. (in press). (2000)
• [文献書誌] Terasawa,T.: "GEOTAIL observations of anomalously low density plasma in the magnetosheath"Geophys.Res.Lett.. 27. 3781-3784 (2000)
• [文献書誌] Shimada,N.: "Strong Electron Acceleration at High Mach Number Shock Waves : Simulation Study of Electron Dynamics"Astrophys.J.. 543. L67-L71 (2000)
• [文献書誌] Terasawa,T.: "Comparative studies of flares and substorms"Adv.Space Res.. 26. 573-583 (2000)
• [文献書誌] Hoshino,M.: "Non-Gyrotropic Ions as Evidence for an X-type Neutral Region"Adv.Space Res.. 26. 425-430 (2000)
• [文献書誌] Seki,K.: "Origin and dynamics of mulit-component H^+/He^<++>/He^+/O^+ion flows in the lobe/mantle regions"Adv.Space Res.. 25. 1581-1590 (2000)
• [文献書誌] Matsui,H.: "Outflow of cold dense plasma associated with variation of convection in the outer magnetosphere"J.Atmos.Solar Terr.Phys.. 62. 521-526 (2000)
• [文献書誌] Seki,K.: "Cold flowing O+ beams in the lobe/mantle at GEOTAIL : Does FAST observe the source?"J.Geophys.Res.. 105. 15391-15944 (2000)
• [文献書誌] Hoshino,M.: "Slow Shock Downstream Structure in the Magnetotail"J.Geophys.Res.. 105. 337-347 (2000)