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2018 年度 実績報告書

粒子加速過程の直接計測による惑星放射線帯生成モデルの実証

研究課題

研究課題/領域番号 18H03727
研究機関東北大学

研究代表者

加藤 雄人  東北大学, 理学研究科, 教授 (60378982)

研究分担者 笠原 慧  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00550500)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2023-03-31
キーワード宇宙プラズマ・プラズマ波動 / 地球惑星磁気圏 / 太陽地球システム・宇宙天気 / オーロラ・磁気嵐
研究実績の概要

本研究は、磁化天体に普遍的な高エネルギー粒子加速機構を解明することを最終目的として、宇宙空間で生じる電磁波と粒子との間のエネルギー交換過程について究明した。目的を達成するために本研究では、【1】あらせ衛星を中心とした地球磁気圏・放射線帯領域での衛星観測データを用いた解析研究、【2】 大規模計算機実験による惑星電磁圏での波動・粒子間の共鳴過程の究明、【3】WPIA機上ソフトウェアの最適化とWPIA手法の確立、をそれぞれ実施した。
2018年度は課題【1】に関して、あらせ衛星により計測されたプラズマ波動電磁界データの較正手法についての検討を行ない、WPIA解析において重要となる「位相の連続性」を保証するために最適なフィルタや波形処理フローを整理した。波形較正手法に関する検討結果は課題【3】にも関わる重要な成果となった。解析研究としては、特に、電磁イオンサイクトロトン波動を対象としたWPIA手法をMMS衛星による観測結果に適用して、Science誌に報告した。また、あらせ衛星による観測結果の解析により、地球内部磁気圏で生じるプラズマ波動と高エネルギー電子との相互作用についての事例解析研究を行い、その成果を学術誌に公表した。課題【2】に関して、ホイッスラーモード・コーラス放射の発生過程に関する再現実験を大規模計算機シミュレーションにより実施して、高エネルギー電子の速度分布がコーラス放射の発生条件に対して及ぼす影響を定量的に明らかとした。以上成果は5編の学術論文ならびに招待講演7件を含む14件の国内外での学会・研究会での発表として公表した。

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

本研究で中心課題としている衛星データ解析研究、シミュレーション研究、WPIA手法の検討のそれぞれについて当初の計画通りに進められており、成果も既に上がっている。研究組織内での議論は円滑に進められており、当初の研究計画に対して順調に進展していると判断される。

今後の研究の推進方策

研究は順調に進展しており、次年度も当初の研究計画に従って研究を遂行する方針である。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 10件、 招待講演 7件)

  • [国際共同研究] University of Texas at Dallas(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Texas at Dallas
  • [雑誌論文] Microscopic observations of pulsating aurora associated with chorus element structures: Coordinated Arase satellite-PWING observations2018

    • 著者名/発表者名
      Ozaki, M., Shiokawa, K., Miyoshi, Y., Hosokawa, K., Oyama, S., Yagitani, S., Y. Kasahara, Y. Kasaba, S. Matsuda, R. Kataoka, Y. Ebihara, Y. Ogawa, Y. Otsuka, S. Kurita, R. C. Moore, Y.-M. Tanaka, M. Nos_, T. Nagatsuma, M. Connors, N. Nishitani, Y. Katoh, et al.
    • 雑誌名

      Geophys. Res. Lett.

      巻: 45 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2018GL079812

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electrostatic electron cyclotron harmonic waves as a candidate to cause pulsating auroras2018

    • 著者名/発表者名
      Fukizawa, M., Sakanoi, T., Miyoshi, Y., Hosokawa, K., Shiokawa, K., Katoh, Y., Y. Kazama, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, Y. Miyashita, Y.-M. Tanaka, Y. Kasahara, M. Ozaki, A. Matsuoka, S. Matsuda, M. Hikishima, S. Oyama, Y. Ogawa, S. Kurita, and R. Fujii
    • 雑誌名

      Geophys. Res. Lett.

      巻: 45 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2018GL080145

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Temporal and spatial correspondence of Pc1/EMIC waves and relativistic electron precipitations observed with ground-based multi-instruments on 27 March 20172018

    • 著者名/発表者名
      Hirai, A., Tsuchiya, F., Obara, T., Kasaba, Y., Katoh, Y., Misawa, H., K. Shiokawa, Y. Miyoshi, S. Kurita, S. Matsuda, M. Connors, T. Nagatsuma, K. Sakaguchi, Y. Kasahara, A. Kumamoto, A. Matsuoka, M. Shoji, I. Shionohara, and J. M. Albert
    • 雑誌名

      Geophys. Res. Lett.

      巻: 45 ページ: -

    • DOI

      10.1029/ 2018GL080126

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct measurements of two-way wave-particle energy transfer in a collisionless space plasma2018

    • 著者名/発表者名
      Kitamura, N., M. Kitahara, M. Shoji, Y. Miyoshi, H. Hasegawa, S. Nakamura, Y. Katoh, Y. Saito, S. Yokota, D. J. Gershman, A. F. Vinas, B. L. Giles, T. E. Moore, W. R. Paterson, C. J. Pollock, C. T. Russell, R. J. Strangeway, S. A. Fuselier, J. L. Burch
    • 雑誌名

      Science

      巻: 371 ページ: 1000-1003

    • DOI

      10.1126/science.aap8730

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Visualization of rapid electron precipitation via chorus element wave_particle interactions2018

    • 著者名/発表者名
      Ozaki, M., Y. Miyoshi, K. Shiokawa, K. Hosokawa, S.-I. Oyama, R. Kataoka, Y. Ebihara, Y. Ogawa, Y. Kasahara, S. Yagitani, Y. Kasaba, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, S. Matsuda, Y. Katoh, et al.
    • 雑誌名

      Nature Comm.

      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] Simulation study of the whistler-mode chorus generation in the Earth's inner magnetosphere2019

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y. and Y. Omura
    • 学会等名
      URSI AP-RASC 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Periodicity and spatial scale of wave-particle interactions in the magnetosphere2018

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y.
    • 学会等名
      ISSI Workshop “Auroral Physics”
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electron hybrid simulations of the nonlinear processes of whistler-mode chorus generation in the Earth's inner magnetosphere2018

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y., Y. Omura, Y. Miyake, H. Usui, and H. Nakashima
    • 学会等名
      ISSS-13
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nonlinear processes of whistler-mode chorus generation in the Earth's inner magnetosphere2018

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y., Y. Omura, Y. Miyake, H. Usui, and H. Nakashima
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of the modulation of whistler-mode chorus generation by ULF waves2018

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y. and L. Chen
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 15th Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation study of the dependence of the whistler-mode chorus generation on properties of energetic electrons in the Earth's inner magnetosphere2018

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y., Y. Omura, Y. Miyake, H. Usui, and H. Nakashima
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
  • [学会発表] Cross-reference simulations by scalable communication library for the study of wave-particle interactions in magnetospheres2018

    • 著者名/発表者名
      加藤雄人, 深沢圭一郎, 南里豪志
    • 学会等名
      第144回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
  • [学会発表] Strong diffusion of hot electrons powering diffuse aurora2018

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, S., Y. Miyoshi, S. Yokota, Y. Kasahara, S. Matsuda, A. Kumamoto, A. Matsuoka, H. U. Frey, V. Angelopoulos, S. Kurita, K. Keika, T. Hori, I. Shinohara
    • 学会等名
      American Geophysical Union Fall Meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Calibration of the medium-energy electron/ion analysers onboard ERG (Arase)2018

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, S., S. Yokota, T. Mitani, K. Asamura, Y. Kazama, S-Y. Wang, K. Keika, T. Hori, T-F.Chang, Y. Miyoshi, and I. Shinohara
    • 学会等名
      CAA cross-calibration and Cluster SOWG
    • 国際学会
  • [学会発表] In-situ observations of wave-particle interaction by ERG (Arase)2018

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, S., Y. Miyoshi, I. Shinohara, K. Asamura, N. Higashio, Y. Kasahara, Y. Kazama, H. Kojima, A. Matsuoka, T. Mitani, S.-Y., Wang, and S. Yokota
    • 学会等名
      Magnetic Reconnection in Space, Solar, Astrophysical, and Laboratory Plasmas 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Arase (ERG) Observation of Energetic Electrons in the Inner Magnetosphere and Roles of Waves2018

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, S., Y. Miyoshi, S. Yokota, T. Mitani, Y. Kasahara, S. Matsuda, A. Kumamoto, A. Matsuoka, Y. Kazama, H. U. Frey, V. Angelopoulos, S. Kurita, K. Keika, K. Seki, I. Shinohara, K. Asamura, M. Hirahara, T. Takashima
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 15th Annual Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Arase (ERG) Observation of Electron Scattering by Chorus Waves near the Magnetospheric Equator2018

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, S., Y. Miyoshi, S. Yokota, T. Mitani, Y. Kasahara, S. Matsuda, A. Kumamoto, A. Matsuoka, Y. Kazama, H. U. Frey, V. Angelopoulos, S. Kurita, K. Keika, K. Seki, I. Shinohara
    • 学会等名
      URSI Atlantic Radio Science meeting 2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strong diffusion of energetic electrons into diffuse aurora2018

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, S., Y. Miyoshi, S. Yokota, Y. Kasahara, S. Matsuda, A. Kumamoto, A. Matsuoka, H. U. Frey, V. Angelopoulos, S. Kurita, K. Keika, T. Hori, I. Shinohara
    • 学会等名
      第144回地球電磁気・地球惑星圏学会講演会
  • [学会発表] Electron scattering by chorus waves generating pulsating aurora2018

    • 著者名/発表者名
      Kasahara, S., Y. Miyoshi, S. Yokota, T. Mitani, Y. Kasahara, S. Matsuda, A. Kumamoto, A. Matsuoka, Y. Kazama, H. U. Frey, V. Angelopoulos, S. Kurita, K. Keika, K. Seki, I. Shinohara
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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