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

2019 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, 准教授 (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, 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 / あらせ衛星 / シミュレーション / ロケット観測

研究実績の概要

脈動オーロラの変動現象の謎を解明するために、「あらせ」衛星、地上観測、ロケット実験、シミュレーションの4つのチームによって研究を進めた。世界的に認めユニークな高速光学観測ネットワークを北米・北欧に構築・運用するとともに、2度の観測ロケット実験観測を実施した。観測およびモデルによって、脈動オーロラの主脈動および高速変調の起源がコーラス波動の持つバーストおよび周波数変調構造であることを提唱し、「あらせ」衛星と地上との連携観測によって世界で初めて観測的に実証した。また、脈動オーロラ降下電子と相対論的電子バーストの起源が同じものであるという理論を提唱し、地上観測と低高度衛星との同時観測から実証するとともに、本グループが主導した観測ロケット実験においても、脈動オーロラに伴う相対論的電子の降りこみを同定した。さらに、脈動オーロラに伴う相対論的電子降り込みが中間圏オゾンを破壊することや、脈動オーロラの過剰な減光などの発見があり、多くの成果が得られた。本研究グループの一連の成果は、国内外での学会での発表に加え、国際学術誌に論文として報告された。また、複数の報道発表としても紹介された。なお、観測から得られたデータは、大規模データベースにアーカイブを行い、デジタル識別子(DOI)の付与やファイルフォーマットの標準化等を行って公開を行い、広く世界の研究者に活用されており、本研究の成果は国際的なオーロラ研究の推進にも貢献している。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] スウェーデン国立宇宙物理研究所(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: スウェーデン国立宇宙物理研究所
• [国際共同研究] NASA/ニューハンプシャー大学/アイオワ大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA/ニューハンプシャー大学/アイオワ大学
  • 他の機関数: 4
• [国際共同研究] Polar Geophysical Instiute(ロシア連邦)
  • 国名: ロシア連邦
  • 外国機関名: Polar Geophysical Instiute
• [雑誌論文] Altitude of pulsating arcs as inferred from tomographic measurements (2022)
  • 著者名/発表者名: Safargaleev Vladimir、Sergienko Tima、Hosokawa Keisuke、Oyama Shin-ichiro、Ogawa Yasunobu、Miyoshi Yoshizumi、Kurita Satoshi、Fujii Ryochi
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 74 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-022-01592-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Data‐Driven Simulation of Rapid Flux Enhancement of Energetic Electrons With an Upper‐Band Whistler Burst (2021)
  • 著者名/発表者名: Saito S.、Kurita S.、Miyoshi Y.、Kasahara S.、Yokota S.、Keika K.、Hori T.、Kasahara Y.、Matsuda S.、Shoji M.、Nakamura S.、Matsuoka A.、Imajo S.、Shinohara I.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2020JA028979
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Penetration of MeV electrons into the mesosphere accompanying pulsating aurorae (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi Y.、Hosokawa K.、Kurita S.、Oyama S.-I.、Ogawa Y.、Saito S.、Shinohara I.、Kero A.、Turunen E.、Verronen P. T.、Kasahara S.、Yokota S.、Mitani T.、Takashima T.、Higashio N.、Kasahara Y.、Matsuda S.、Tsuchiya F.、Kumamoto A.、Matsuoka A.、Hori T.、Keika K.、Shoji M.、Teramoto M.、Imajo S.、Jun C.、Nakamura S.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-021-92611-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Simultaneous Pulsating Aurora and Microburst Observations With Ground‐Based Fast Auroral Imagers and CubeSat FIREBIRD‐II (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Miki、Sakanoi Takeshi、Fukizawa Mizuki、Miyoshi Yoshizumi、Hosokawa Keisuke、Tsuchiya Fuminori、Katoh Yuto、Ogawa Yasunobu、Asamura Kazushi、Saito Shinji、Spence Harlan、Johnson Arlo、Oyama Shin'ichiro、Br?ndstr?m Urban
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2021GL094494
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Periodicities and Colors of Pulsating Auroras: DSLR Camera Observations From the International Space Station (2021)
  • 著者名/発表者名: Nanjo Sota、Hozumi Yuta、Hosokawa Keisuke、Kataoka Ryuho、Miyoshi Yoshizumi、Oyama Shin‐ichiro、Ozaki Mitsunori、Shiokawa Kazuo、Kurita Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2021JA029564
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rocket Observation of Sub‐Relativistic Electrons in the Quiet Dayside Auroral Ionosphere (2021)
  • 著者名/発表者名: Namekawa T.、Mitani T.、Asamura K.、Miyoshi Y.、Hosokawa K.、Ogawa Y.、Saito S.、Hori T.、Sugo S.、Kawashima O.、Kasahara S.、Nomura R.、Yagi N.、Fukizawa M.、Sakanoi T.、Saito Y.、Matsuoka A.、Shinohara I.、Fedorenko Y.、Nikitenko A.、Koehler C.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2020JA028633
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Over‐Darkening of Pulsating Aurora (2021)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa K.、Miyoshi Y.、Oyama S.‐I.、Ogawa Y.、Kurita S.、Kasahara Y.、Kasaba Y.、Yagitani S.、Matsuda S.、Ozaki M.、Tsuchiya F.、Kumamoto A.、Takashima T.、Shinohara I.、Fujii R.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2020JA028838
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Variations in Cosmic Noise Absorption in Association With Equatorward Development of the Pulsating Auroral Patch: A Case Study to Estimate the Energy Spectra of Auroral Precipitating Electrons (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto Taishiro、Oyama Shin‐ichiro、Raita Tero、Hosokawa Keisuke、Miyoshi Yoshizumi、Ogawa Yasunobu、Kurita Satoshi
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2021JA029309
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Energy‐Resolved Detection of Precipitating Electrons of 30?100?keV by a Sounding Rocket Associated With Dayside Chorus Waves (2021)
  • 著者名/発表者名: Sugo S.、Kawashima O.、Kasahara S.、Asamura K.、Nomura R.、Miyoshi Y.、Ogawa Y.、Hosokawa K.、Mitani T.、Namekawa T.、Sakanoi T.、Fukizawa M.、Yagi N.、Fedorenko Y.、Nikitenko A.、Yokota S.、Keika K.、Hori T.、Koehler C.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2020JA028477
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial Evolution of Wave‐Particle Interaction Region Deduced From Flash‐Type Auroras and Chorus‐Ray Tracing (2021)
  • 著者名/発表者名: Ozaki Mitsunori、Inoue Tomohiro、Tanaka Yoshimasa、Yagitani Satoshi、Kasahara Yoshiya、Shiokawa Kazuo、Miyoshi Yoshizumi、Imamura Kousuke、Hosokawa Keisuke、Oyama Shin‐ichiro、Kataoka Ryuho、Ebihara Yusuke、Ogawa Yasunobu、Kadokura Akira
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 126 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2021JA029254
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Relativistic Electron Microbursts as High‐Energy Tail of Pulsating Aurora Electrons (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi Y.、Saito S.、Kurita S.、Asamura K.、Hosokawa K.、Sakanoi T.、Mitani T.、Ogawa Y.、Oyama S.、Tsuchiya F.、Jones S. L.、Jaynes A. N.、Blake J. B.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 47 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2020GL090360
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Diffuse and Pulsating Aurora (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishimura Yukitoshi、Lessard Marc R.、Katoh Yuto、Miyoshi Yoshizumi、Grono Eric、Partamies Noora、Sivadas Nithin、Hosokawa Keisuke、Fukizawa Mizuki、Samara Marilia、Michell Robert G.、Kataoka Ryuho、Sakanoi Takeshi、Whiter Daniel K.、Oyama Shin-ichiro、Ogawa Yasunobu、Kurita Satoshi
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 216 ページ: -
  • DOI: 10.1007/s11214-019-0629-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Estimation of the emission altitude of pulsating aurora using the five-wavelength photometer (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawamura Yuki、Hosokawa Keisuke、Nozawa Satonori、Ogawa Yasunobu、Kawabata Tetsuya、Oyama Shin-Ichiro、Miyoshi Yoshizumi、Kurita Satoshi、Fujii Ryoichi
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 72 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s40623-020-01229-8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Multiple time-scale beats in aurora: precise orchestration via magnetospheric chorus waves (2020)
  • 著者名/発表者名: Hosokawa K.、Miyoshi Y.、Ozaki M.、Oyama S.-I.、Ogawa Y.、Kurita S.、Kasahara Y.、Kasaba Y.、Yagitani S.、Matsuda S.、Tsuchiya F.、Kumamoto A.、Kataoka R.、Shiokawa K.、Raita T.、Turunen E.、Takashima T.、Shinohara I.、Fujii R.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41598-020-59642-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Tracking the Region of High Correlation Between Pulsating Aurora and Chorus: Simultaneous Observations With Arase Satellite and Ground‐Based All‐Sky Imager in Russia (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawamura S.、Hosokawa K.、Kurita S.、Oyama S.、Miyoshi Y.、Kasahara Y.、Ozaki M.、Matsuda S.、Matsuoka A.、Kozelov B.、Kawamura Y.、Shinohara I.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 124 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2019JA026496
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Anomalous Trapping of Low Pitch Angle Electrons by Coherent Whistler Mode Waves (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitahara M.、Katoh Y.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Space Physics 巻: 124 ページ: 5568～5583
  • DOI: 10.1029/2019JA026493
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Visualization of rapid electron precipitation via chorus element wave?particle interactions (2019)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, M., Miyoshi, Y., Shiokawa, K., Hosokawa, K., Oyama, S-I., Kataoka R., Ebihara, Y., Ogawa, Y. et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 10 ページ: -
  • DOI: 10.1038/s41467-018-07996-z
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Wave-Particle Interactions in Geospace observed by the Arase satellite, (2022)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi, Y., Y. Kasahara, H. Kojima, S. Kasahara, K. Asamura, Y. Kazama, S. Matsuda, T. Mitani, N. Higashio, A. Matasuoka, T. Takashima, I. Shinohara, S. Kurita, S. Matsuda, S. Saito, M. Shoji, S. Nakamura
  • 学会等名: 物理学会
  • 招待講演
• [学会発表] Wave-Particle Interaction Analyzer for the direct measurement of the energy exchange through wave-particle interactions in the magnetosphere (2022)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y., H. Kojima, S. Kurita, J. Miki, M. Hikishima, M. Kitahara, Y. Miyoshi, Y. Kasahara, S. Kasahara, S. Matsuda, T. Takashima, K. Asamura, T. Mitani, N. Higashio, A. Matsuoka, M. Ozaki, S. Yagitani, S. Yokota, and I. Shinohara
  • 学会等名: URSI GASS 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [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/