| 研究課題/領域番号 |
15K05305
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| 研究機関 | 国立極地研究所 |
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研究代表者 |
佐藤 夏雄 国立極地研究所, 名誉教授 (50132709)
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| 研究期間 (年度) |
2015-10-21 – 2019-03-31
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| キーワード | オーロラ / 脈動オーロラ / オメガバンド / 磁気圏 / 電離圏 / 極域 / THEMIS / 沿磁力線電場 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は脈動オーロラ固有の基本的な特性である、準周期的な強度変調と特有な形状の生成要因を解き明かすことを最終目標としている。この目的を達成するために、脈動オーロラをタイプに分けて精査・比較する手法を用いる。タイプ別けする理由は、同じ脈動オーロラであっても、パッチ状と東西バンド状やオメガバンド状では、その形状とスケールが大きく異なっており、生成の物理機構が異なっていることが予測されるからである。その上で、パッチ状 、東西バンド状、オメガバンド状の脈動オーロラ発生時に衛星で同時に観測された電磁場、波動、粒子などの特性を明確にさせ、タイプ別での特性比較から、脈動オーロラの準周期的変調機構と形状生成機構の解明を目指す。
本研究の具体的な進め方として、第一段階では、北米大陸の地上からの全天カメラ観測と磁気圏内を飛翔する衛星との同時観測により、ギリシャ文字のオメガ(Ω)に似た形状をしたオメガバンドオーロラの発生特性とオーロラに含まれる脈動オーロラの発生特性に注目して解析を行った。その成果として、オメガバンドオーロラの発生時にはブラックオーロラを伴い、渦状の運動が無いまま形状が発達し、電離圏対流と同じ方向の東向きに同程度の速度で運動する特性があることを明らかにすることができた。さらに、磁気圏内の赤道面付近を編隊飛行していたTHEMIS衛星と地上カメラによるオメガバンド状脈動オーロラとの同時観測データの比較から、磁力線に沿った方向成分の直流電場と静電波動が脈動オーロラと同じ周期で変動をしている事を明らかにした。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
脈動オーロラのタイプ別け手法としては、全天オーロラ画像データから脈動オーロラを抽出し、そのオーロラの形状から、パッチ状、東西バンド状とオメガバンド状の三つのタイプに分類する。平成27年度はタイプ別でのオーロライベントの抽出とその特性解析をTHEMIS地上全天カメラ網デ－タとTHEMIS衛星データを用いて行なった。具体的な方法と結果は以下の通りである。
1）オーロラのタイプ分けは、約8年間のカナダ・北米域でのTHEMIS地上全天カメラ網で得られている画像を用いイベント抽出した。オーロラのタイプとその特徴やTHEMIS衛星との同時観測の有無、衛星の位置、などのデ－タベースを整備した。2) 衛星と地上との同時観測ができたイベントのみを抽出し、THEMIS衛星で観測された電場・磁場、波動、粒子との相関関係を調べた。3) 解析手法は、IUGONETデータ解析ツールのTDAS/UDASを用い、タイプ別での定量的な相関解析を行なった。
特に注目すべき研究成果は2011年3月1日イベントで得られた。観測衛星は幸運にも活発なオメガバンド型脈動オーロラの領域内を通過し、研究価値の高い衛星・地上同時観測データの取得に成功した。その特性結果としては、直流電場と静電波動が他の成分よりも明確な周期的な変動をしており、その周期は地上で観測されたオーロラの脈動周期と同じであった。これにより、直流電場と静電波動が脈動オーロラの強度変化に直接関与していることが観測事実から初めて明らかになった。この成果は、磁気圏に過剰に流入した高エネルギー電子が電離圏に降り注ぐ過程の研究や、磁気圏と電離圏の相互作用の研究など、太陽と地球の関係を理解するための鍵となる事象の研究にも役立つ。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度においては、脈動オーロラを伴うオメガバンド状オーロラに注目して解析を進める。このオーロラの発生特性と発生機構を明らかにするために、個別イベントの解析とともに統計解析も行う。(1）統計的な解析としては、8年分のTHEMIS地上全天カメラネットワークデータを用いて、オメガバンド状オーロラ発生時の地磁気地方時、地磁気活動依存性、太陽風パラメータとの関係、などを行うとともに、オーロラのドリフト速度や形状とその大きさなどを明らかにする。また、(2）個別イベント研究としては、THEMIS衛星や「れいめい」衛星との同時イベントに注目し、変調機構や領域に関する情報を得る他に、SuperDARNレーダーを用いて、オメガバンドオーロラの発生・発達時の電離圏電場と地上磁場変動との関係、などを明らかにしたい。さらに、昭和基地・アイスランド共役点やTHEMIS地上全天カメラネットワークなど地上で観測したオーロラ画像デ－タを用い、脈動オーロラのタイプ別でのイベント抽出とその特性解析を行い、発生時間帯、ドリフト速度、地磁気活動、微細構造、高速変動、などの特性から、タイプ別での脈動オーロラが発生する条件の相違を明らかにし、脈動オーロラの基本特性の発生機構を明らかにしたい。
得られた成果は国内外の学会やシンポジウム等で発表するとともに、学会誌等にも投稿する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本科学研究費の採択通知が届いたのは平成27年10月であった。この時点では、参加したいと計画していた12月に開催される米国地球物理学協会総会の講演発表の受付期限が修了していた。その他、国内での研究集会や研究打ち合わせは別件の予定が予め組まれており参加できなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成28年度は、12月に開催される米国地球物理学協会総会(AGU)と8月に北京で開催されるAsia Oceania Geosciences Society (AOGS)総会にも参加して研究成果を発表する計画である。また、データ解析用ソフトウェアも整備する計画である。
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