極限時間分解能観測によるオーロラ最高速変動現象の解明

2017 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15H05747
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 藤井 良一 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 名誉教授 (00132712)
• 研究分担者: 小川 泰信 国立極地研究所, 国際北極環境研究センター, 准教授 (00362210) ; 三好 由純 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (10377781) ; 淺村 和史 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (50321568) ; 加藤 雄人 東北大学, 理学研究科, 教授 (60378982) ; 細川 敬祐 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 准教授 (80361830)
• 研究期間 (年度): 2015-05-29 – 2020-03-31
• キーワード: 脈動オーロラ / 高速変調 / 衛星-地上同時観測

研究実績の概要

本研究課題では、脈動オーロラと呼ばれる数ミリ秒から数百ミリ秒の時間変動を内在しつつ、数秒から数十秒で明滅するオーロラ現象の生成機構を理解することを目的としている。この目的のために、地上からの光学、レーダーによるオーロラ観測、極域におけるロケット実験、あらせ衛星による宇宙空間の観測、そしてシミュレーションを組み合わせた研究を実施する。
平成29年度においては、北欧に設置した高速カメラ群による観測を継続し、あらせ衛星との同時観測を多数回実施することに成功した。また、北米のカメラとあらせ衛星との同時観測から、世界で初めてプラズマ波動によってロスコーンに散乱される電子の特定に成功するとともに、その電子が脈動オーロラの明滅を担っていることを明らかにした。また、海外で実施される観測ロケット実験への機器搭載の提案を行い、平成30年度に北欧、平成31年度に北米で実施される観測ロケット実験に採択された。平成29年度は、平成30年度の観測ロケット実験に関する準備を進め、搭載観測機器の開発を進めた。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

光学観測システムとあらせ衛星との同時観測を多数回実現し、良好にデータを取得している。また、世界で初めて、あらせ衛星と地上との同時観測によって脈動オーロラを起こす降下電子の計測に成功している。

今後の研究の推進方策

あらせ衛星、地上光学同時観測を引き続き推進するとともに、脈動オーロラを起こす電子の散乱および発光に関するシミュレーションを進めていく。また、平成30年度および31年度に実施予定の観測ロケット実験の機器開発を進めていく。

研究成果

• [国際共同研究] Sodankyla Geophysical Observatory/Finnish Meteorological Institute(フィンランド)
  • 国名: フィンランド
  • 外国機関名: Sodankyla Geophysical Observatory/Finnish Meteorological Institute
• [国際共同研究] Swedish Institute of Space Physics(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Swedish Institute of Space Physics
• [国際共同研究] University Tromso(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: University Tromso
• [国際共同研究] University of Alaska/University of New Hampshire/NASA(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Alaska/University of New Hampshire/NASA
• [雑誌論文] Pulsating aurora from electron scattering by chorus waves (2018)
  • 著者名/発表者名: Kasahara S.、Miyoshi Y.、Yokota S.、Mitani T.、Kasahara Y.、Matsuda S.、Kumamoto A.、Matsuoka A.、Kazama Y.、Frey H. U.、Angelopoulos V.、Kurita S.、Keika K.、Seki K.、Shinohara I.
  • 雑誌名: Nature 巻: 554 ページ: 337～340
  • DOI: 10.1038/nature25505
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Software-type Wave?Particle Interaction Analyzer on board the Arase satellite (2018)
  • 著者名/発表者名: Katoh Yuto、Kojima Hirotsugu、Hikishima Mitsuru、Takashima Takeshi、Asamura Kazushi、Miyoshi Yoshizumi、Kasahara Yoshiya、Kasahara Satoshi、Mitani Takefumi、Higashio Nana、Matsuoka Ayako、Ozaki Mitsunori、Yagitani Satoshi、Yokota Shoichiro、Matsuda Shoya、Kitahara Masahiro、Shinohara Iku
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 70 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-017-0771-7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of 1?Hz Range Modulation of Isolated Proton Aurora at Subauroral Latitudes (2018)
  • 著者名/発表者名: Ozaki M.、Shiokawa K.、Miyoshi Y.、Kataoka R.、Connors M.、Inoue T.、Yagitani S.、Ebihara Y.、Jun C.‐W.、Nomura R.、Sakaguchi K.、Otsuka Y.、Uchida H. A.、Schofield I.、Danskin D. W.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 45 ページ: 1209～1217
  • DOI: 10.1002/2017GL076486
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Energetic electron precipitation and auroral morphology at the substorm recovery phase (2017)
  • 著者名/発表者名: Oyama S.、Kero A.、Rodger C. J.、Clilverd M. A.、Miyoshi Y.、Partamies N.、Turunen E.、Raita T.、Verronen P. T.、Saito S.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 122 ページ: 6508～6527
  • DOI: 10.1002/2016JA023484
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Observation of pulsating aurora signatures in cosmic noise absorption data (2017)
  • 著者名/発表者名: Grandin M.、Kero A.、Partamies N.、McKay D.、Whiter D.、Kozlovsky A.、Miyoshi Y.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 44 ページ: 5292～5300
  • DOI: 10.1002/2017GL073901
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ground-based instruments of the PWING project to investigate dynamics of the inner magnetosphere at subauroral latitudes as a part of the ERG-ground coordinated observation network (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiokawa Kazuo、Katoh Yasuo、Hamaguchi Yoshiyuki、Yamamoto Yuka、Adachi Takumi、Ozaki Mitsunori、Oyama Shin-Ichiro、Nose Masahito、Nagatsuma Tsutomu、Tanaka Yoshimasa、Otsuka Yuichi、Miyoshi Yoshizumi、et al.
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 69 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-017-0745-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Coordinated EISCAT and optical imaging observations of the omega-band aurora and electron density enhancement in the D-region ionosphere (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakanoi, T., H. Kondo, Y. Ogawa, Y. Tanaka, K. Kauristie, U. Brndstrm, B. Gustavsson, T. Sergienko, M. Kagitani
  • 学会等名: 18th international EISCAT symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Quasi-periodic variation in electron density, conductance and electric field during pulsating aurora (2017)
  • 著者名/発表者名: 細川 敬祐, 小川 泰信
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Energetic electron precipitation and auroral morphology at the substorm recovery phase (2017)
  • 著者名/発表者名: 大山 伸一郎, Kero Antti, Rodger Craig, Clilverd Mark, 三好 由純, Noora Partamies, Esa Turunen, Raita Tero, Verronen Pekka, 齊藤 慎司
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Geospace Exploration Project: Arase (ERG) (2017)
  • 著者名/発表者名: 三好 由純, 篠原 育, 高島 健, 浅村 和史, 東尾 奈々, 三谷 烈史, 横田 勝一郎, 笠原 慧, 風間 洋一, Shiang-Yu Wang, 平原 聖文, 笠原 禎也, 笠羽 康正, 八木谷 聡, 松岡 彩子, 小嶋 浩嗣, 加藤 雄人, 疋島 充, 塩川 和夫, 関 華奈子
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Observations of low-energy ions with Arase/LEPi (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅村 和史, 須藤 雄志, 風間 洋一, 横田 勝一郎, 笠原 慧, 堀 智昭, 三好 由純
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] ULF wave modulation on the generation process of whistler-mode chorus emissions (2017)
  • 著者名/発表者名: 加藤 雄人, Chen Lunjin
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] D- and E-region ion temperature measured with EISCAT radar facility (2017)
  • 著者名/発表者名: 小川 泰信, 野澤 悟徳, 堤 雅基, Haggstrom Ingemar
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Nonlinear pitch angle scattering of low pitch angle electrons caused by whistler mode chorus emissions (2017)
  • 著者名/発表者名: 北原 理弘, 加藤 雄人
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Coordinated observations of pulsating aurora with multi-point high-speed optical measurements, EISCAT and ARASE/ERG satellite (2017)
  • 著者名/発表者名: 細川 敬祐, 大山 伸一郎, 小川 泰信, 三好 由純, 栗田 怜, 宮岡 宏, 田中 良昌, 野澤 悟徳, 寺本 万里子, 塩川 和夫, 坂野井 健, 藤井 良一
  • 学会等名: 18th EISCAT symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Quasi-periodic variation in electron density, conductance and electric field during pulsating aurora (2017)
  • 著者名/発表者名: 細川 敬祐, 小川 泰信
  • 学会等名: 18th EISCAT symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Estimating the energy of pulsating aurora electrons: simultaneous observations with multi-wavelength all-sky imagers and EISCAT (2017)
  • 著者名/発表者名: 小川 泰信, 細川 敬祐, 大山 伸一郎, 三好 由純, 宮岡 宏, 田中 良昌, 野澤 悟徳, 栗田 怜, 塩川 和夫, 坂野井 健, 藤井 良一
  • 学会等名: 18th EISCAT symposium
  • 国際学会
• [学会発表] D- and E-region ion temperature measured with EISCAT radar facility (2017)
  • 著者名/発表者名: 小川 泰信, 野澤 悟徳, 堤 雅基, Haggstrom Ingemar
  • 学会等名: 18th EISCAT symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Energetic electron precipitation and auroral morphology at the substorm recovery phase (2017)
  • 著者名/発表者名: 大山 伸一郎, Antti Kero, Craig J. Rodger, Mark A. Clilverd, 三好 由純, Noora Partamies, Esa Turunen, Tero Raita, Pekka T. Zerronen, 齊藤 慎司
  • 学会等名: 18th EISCAT symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Lower thermospheric wind variations in auroral patches during the substorm recovery phase (2017)
  • 著者名/発表者名: 大山 伸一郎, 塩川 和夫, 三好 由純, 細川 敬祐, Brenton J. Watkins, 栗原 純一, 津田 卓雄, Christopher T. Fallen
  • 学会等名: 18th EISCAT symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Geospace Exploration Project: Arase (ERG) (2017)
  • 著者名/発表者名: 三好 由純, 篠原 育, 高島 健, 浅村 和史, 塩川 和夫, 東尾 奈々, 三谷 烈史, 横田 勝一郎, 笠原 慧, 風間 洋一, Shiang-Yu Wang, 笠原 禎也, 笠羽 康正, 八木谷 聡, 松岡 彩子, 小嶋 浩嗣, 加藤 雄人, 疋島 充, 関 華奈子, 細川 敬祐, 小川 泰信, 栗田 怜, 小野 高幸, ERG project team, Pulsating aurora team
  • 学会等名: 18th EISCAT symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Software-type Wave-Particle Interaction Analyzer on board the ARASE satellite (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Hikishima, Hirotsugu Kojima, Yuto Katoh, Takeshi Takashima, Kazushi Asamura, Yoshizumi Miyoshi, Yoshiya Kasahara, Satoshi Kasahara, Takefumi Mitani, Nana Higashio, Ayako Matsuoka, Iku Shinohara
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)
  • 国際学会
• [学会発表] Causal Relationship between Relativistic Electron Acceleration and Microbursts associated with Scattering by Whistler Chorus Elements (2017)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, S. Kurita, and Y. Miyoshi
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Arase : mission overview and initial results (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshizumi Miyoshi, Iku Shinohara, Takeshi Takashima, Kazushi Asamura, et al.
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] Simultaneous observations of pulsating aurora with multi-point high-speed optical measurements and ARASE/ERG satellite (2017)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Hosokawa, Yoshizumi Miyoshi, Shin-ichiro Oyama, Yasunobu Ogawa, Satoshi Kurita, et al.
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] Software-type Wave-Particle Interaction Analyzer on board the ARASE satellite (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuto Katoh, Hirotsugu Kojima, Mitsuru Hikishima, Takeshi Takashima, Kazushi Asamura, Yoshizumi Miyoshi, Yoshiya Kasahara, Satoshi Kasahara, Takefumi Mitani, Nana Higashio, Ayako Matsuoka, Mitsunori Ozaki, Satoshi Yagitani, Shoichiro Yokota, Shoya Matsuda, Masahiro Kitahara, and Iku Shinohara
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] Coordinated Arase (ERG) satellite and EISCAT radar observations (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasunobu Ogawa, Yoshizumi Miyoshi, Kazuo Shiokawa, Keisuke Hosokawa, Shin-ichiro Oyama, et al.
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] Numerical calculations for flux enhancement of radiation belt electrons observed by ARASE: GEMSIS-RBW simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Shinji Saito, Yoshizumi Miyoshi, Satoshi Kurita, Yoshiya Kasahara,et al.
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] 将来オーロラ観測ロケットならびに小型衛星搭載可視・紫外イメージャーの開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂野井 健、三好 由純、浅村 和史、細川 敬祐、平原 聖文、斎藤 義文
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] Evaluation of the auroral molecular-emission effects on the atomic line at 777.4 nm (2017)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Oyama, Keisuke Hosokawa, Yasunobu Ogawa, Yoshizumi Miyoshi, Takuo Tsuda, Satoshi Kurita, Antti Kero, Ryoichi Fujii, Satonori Nozawa, Hiroshi Miyaoka, Yoshimasa Tanaka, Akira Mizuno, and Tetsuya Kawabata
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] 脈動オーロラ主脈動とコーラスバーストの周期性に関する統計的比較 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川村 勇貴, 細川 敬祐, 小川 泰信, 栗田 怜, Wygant John, Breneman Aaron, Bonnell John, Kletzing Craig A.
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] 北欧全天カメラと Van Allen Probes 衛星を用いた脈動オーロラ同時観測事例の解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 川村 豪, 細川 敬祐, 栗田 怜, 大山 伸一郎, 三好 由純, 小川 泰信, 藤井 良一, Wygant John, Breneman Aaron, Bonnell John, Kletzing Craig A.
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] 脈動電子オーロラのあらせ衛星および地上観測の初期結果報告:コーラス波動が駆動源と考えられる脈動オーロラパッチの時空間解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井上 拓海, 井上 智寛, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 海老原 祐輔, 疋島 充, 細川 敬祐, 今村 幸佑, 門倉 昭, 笠羽 康正, 笠原 禎也, 片岡 龍峰, 加藤 雄人, 小嶋 浩嗣, 熊本 篤志, 栗田 怜, 松田 昇也, 松岡 彩子, 三好 由純他
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] OFFの間に暗くなりすぎる脈動オーロラの統計解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岸山 泰輝, 細川 敬祐, 野澤 悟徳, 小川 泰信, 大山 伸一郎, 三好 由純, 宮岡 宏, 藤井 良一
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] 複数波長観測による脈動オーロラ降下電子のエネルギー推定とそのMLT依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 浅野 貴紀, 三好 由純, 栗田 怜, 大山 伸一郎, 町田 忍, 藤井 良一, 細川 敬祐, 小川 泰信
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] あらせ衛星搭載のプラズマ波動観測器によって計測された波形データの精密較正 (2017)
  • 著者名/発表者名: 北原 理弘, 加藤 雄人, 疋島 充, 笠原 禎也, 松田 昇也, 小嶋 浩嗣, 尾崎 光紀, 八木谷 聡
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] Data processing in the Software-type wave-particle interaction analyzer on board the ARASE satellite (2017)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Hikishima, Hirotsugu Kojima, Yuto Katoh, Yoshiya Kasahara, Satoshi Kasahara, Takefumi Mitani, Nana Higashio, Ayako Matsuoka, Yoshizumi Miyoshi, Kazushi Asamura, Takeshi Takashima, Shoichiro Yokota, Masahiro Kitahara, Shoya Matsuda
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [学会発表] あらせ衛星観測データに基づくプラズマポーズ外縁の高密度領域で発生するコーラス放射とプラズマ密度変動との対応に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 竹中 達, 加藤 雄人, 熊本 篤志, 土屋 史紀, 笠原 禎也, 尾崎 光紀, 八木谷 聡, 松田 昇也, 松岡 彩子, Wang S.-Y., 風間 洋一, Tam Sunny W. Y.
  • 学会等名: 第142回地球電磁気・地球惑星圏学会総会および講演会
• [備考] 脈動オーロラプロジェクトホームページ
  • URL: http://www.psa-research.org/