電離圏プラズマ対流および磁気圏電場の定量的モデルと宇宙天気予報への応用

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11740273
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 田口 聡 電気通信大学, 電気通信学部, 助教授 (80251718)
• キーワード: 電離圈 / プラズマ対流 / サブストーム / 宇宙天気予報 / 惑星間空間磁場

研究概要

極域電離圏に生起するプラズマ対流は、惑星間空間磁場の向きや大きさに応じてその様相をダイナミックに変化させる。最もダイナミックな対流は、惑星間空間磁場が主として南向きになった時に生じるサブストーム中に見られる。本研究では、このサブストーム時の対流パタンに対して、過去に例のない精度の現実的な定量的モデルを構築した。モデリングに成功した主たる理由は、サブストームの時間発展を表すALインデックスの盛衰を使って、モデリングの基礎となる衛星データを5つの時間発展のフェーズに分類する手法を導入したことである。これにより、(1)対流の強さを表す電気ポテンシャルの大きさの時間発展(2)真夜中後の極大ポテンシャル領域が真夜中前に侵入・後退する形でのハラング不連続領域の盛衰(3)真夜中前の極小ポテンシャル領域の極向き拡大とその後の低緯度側への後退(4)それに引き続く、極小ポテンシャル領域とサブオーロラ帯ポテンシャル領域との合体、などがモデリングにおいて再現できた。これらに関するポテンシャルのピークの大きさと緯度については、サブストームを引き起こす惑星間空間磁場の南成分の大きさに依存してサブストーム毎に異なる量としてモデリングに取り込めた。これにより宇宙天気予報への応用の見通しを得た。本研究では、さらに、サブストーム時の磁気圏尾部の特性もGeotail衛星データ解析をもとに明らかにした。サブストームに伴って、磁気圏近尾部の真夜中前の領域においてプラズマシートが極度に薄層化し、それが朝夕方向に広がり成長する。この特徴は、さらに詳細に調べられるべきものではあるが、磁力線を介して結合していると考えられる電離圏のハラング不連続領域の成長とある種の対応を示していることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Taguchi,S.,M.Kiyohara,T.Mukai.,T.Yamamoto,Y.Saito,S.Kokubun,and G.D.Reeves: "Geotail Observations of Mid-Tail Traveling Compression Regions and Their Temporal Relation With Geosynchronous Substorm Onset"Advances in Space Research. 25・7&8. 1703-1706 (2000)
• [文献書誌] Taguchi,S.,H.Kishida,T.Mukai,and Y.Saito: "Low-Latitude Plasma Mantle in the Near-Earth Magnetosphere : Geotail Observations"Journal of Geophysical Research. 106・A2. 1949-1954 (2001)
• [文献書誌] Taguchi,S.,M.Kiyohara,T.Mukai,M.Nose,and Y.Saito: "Convection Enhancements in the Low-Latitude Lobe for Substorm Onset"Journal of Geophysical Research. (発表予定). (2001)
• [文献書誌] Taguchi,S.,and M.Otsubo: "Particle Precipitation Patterns in the Dayside Polar Region for Strongly Northward IMF"Advances in Space Research. (発表予定). (2001)
• [文献書誌] Kishida,H.,S.Taguchi,T.Mukai,and Y.Saito: "Plasma Convection in the Low-Latitude Mantle of the Near-Earth Magnetosphere"Aduances in Space Research. (発表予定). (2001)