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2022 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。
2022年度は課題【1】に関して、MMS衛星による観測結果にWPIAを適用して、高エネルギー電子とホイッスラーモード波動とのエネルギー交換量の評価が可能であることを示した。また、地磁気脈動の位相変化と同期してホイッスラーモード波動および高エネルギー電子フラックスが変動するイベントをあらせ衛星観測結果に見出し、相互の関係を説明するモデルを提案した。課題【2】に関して、電離圏と磁気赤道におけるプラズマ粒子の速度分布関数を厳密に満たす磁気圏プラズマの分布を求めるモデルを構築した。課題【3】に関して、本研究で構築した位相の連続性を保証する波形較正手法について論文にまとめ公表した。また、ESAの木星氷衛星探査ミッションJUICEの電波・プラズマ波動観測器RPWIに搭載するS-WPIA機上ソフトウェアについて、解析に用いる高エネルギーイオンデータの形式と解析手順について整理し、研究協力者と共有した。
以上の成果は5編の学術論文ならびに32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 (段落)

令和4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4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (38件)

すべて 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (32件) (うち国際学会 10件)

  • [国際共同研究] UCLA(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      UCLA
  • [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
  • [雑誌論文] A Calibration Method of Short‐Time Waveform Signals Passed Through Linear Time‐Invariant Systems: 1. Methodology and Simple Examples2022

    • 著者名/発表者名
      Kitahara M.、Matsuda S.、Katoh Y.、Kojima H.、Kasahara Y.、Miyoshi Y.、Nakamura S.、Hikishima M.
    • 雑誌名

      Radio Science

      巻: 57 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2022RS007454

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Collaborative Research Activities of the Arase and Van Allen Probes2022

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi Y.、Shinohara I.、Ukhorskiy S.、Claudepierre S. G.、Mitani T.、Takashima T.、Hori T.、Santolik O.、Kolmasova I.、Matsuda S.、Kasahara Y.、Teramoto M.、Katoh Y.、et al.
    • 雑誌名

      Space Science Reviews

      巻: 218 ページ: -

    • DOI

      10.1007/s11214-022-00885-4

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct observations of energy transfer from resonant electrons to whistler-mode waves in magnetosheath of Earth2022

    • 著者名/発表者名
      Kitamura N.、Amano T.、Omura Y.、Boardsen S. A.、Gershman D. J.、Miyoshi Y.、Kitahara M.、Katoh Y.、Kojima H.、et al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s41467-022-33604-2

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct observation of mass-dependent collisionless energy transfer via Landau and transit-time damping2022

    • 著者名/発表者名
      Ida Katsumi、Kobayashi Tatsuya、Yoshinuma Mikirou、Nagaoka Kenichi、Ogawa Kunihiro、Tokuzawa Tokihiko、Nuga Hideo、Katoh Yuto
    • 雑誌名

      Communications Physics

      巻: 5 ページ: -

    • DOI

      10.1038/s42005-022-01008-9

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Simulation study of the whistler-mode chorus generation by electron hybrid code and the RAM/SCB results of the March 2017 storm2022

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y., Y. Miyoshi, V. Jordanova, S. Kurita, S. Matsuda, S. Saito
    • 学会等名
      AOGS 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Wave mode contributing to the oxygen ion heating in the Earth's polar magnetosphere observed by the Akebono satellite2022

    • 著者名/発表者名
      Onosawa, S., Y. Katoh, A. Kumamoto, Y. Kasahara, and N. Kitamura
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Characteristics of dispersive Alfv_n waves inferred from the newly developed magnetospheric plasma distribution model2022

    • 著者名/発表者名
      Saito, K., Y. Katoh, T. Kimura, Y. Kawazura, M. Kitahara, A. Kumamoto
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Arase observation of the simultaneous enhancement of electron flux and whistler-mode chorus emissions associated with toroidal mode ultralow frequency waves2022

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y., A. Ono, M. Teramoto, T. Hori, A. Kumamoto, F. Tsuchiya, Y. Kasaba, K. Isono, Y. Miyoshi, S. Kasahara, Y. Kasahara, S. Matsuda, S. Nakamura, A. Matsuoka, S. Yokota, K. Keika, T. Mitani, and I. Shinohara
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of the Space-Weather-Aware Satellite Charging Analysis Platform Based on the Numerical Code Coupling Framework2022

    • 著者名/発表者名
      Miyake, Y., K. Nakazawa, Y. Sunada, K. Fukazawa, T. Nanri, and Y. Katoh
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct Observations of Energy Transfer from Resonant Electrons to Whistler-Mode Waves near the Dayside Magnetopause Reconnection2022

    • 著者名/発表者名
      北村成寿, 天野孝伸, 大村善治, Boardsen Scott, Gershman Daniel, 三好由純, 北原理弘, 加藤雄人, 小嶋浩嗣, 他
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of three-dimensional vortex configuration in the Jovian magnetosphere with the high spatial resolution MHD simulation2022

    • 著者名/発表者名
      Fukazawa, K., Y. Katoh, and T. Nanri
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Propagation of VLF conjugated events at sub-auroral latitudes from multi-point observations in Fennoscandia and the inner magnetosphere2022

    • 著者名/発表者名
      Martinez-Calderon, C., Y. Katoh, O. Santolik, M. Hanzelka, J. Manninen, Y. Miyoshi, Y. Kasahara, F. Tsuchiya, S. Matsuda, A. Kumamoto, S. Nakamura, M. Kitahara, I. Shinohara, and K. Shiokawa
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Ducted propagation of whistler mode chorus waves observed by the Arase satellite near the plasmapause at high latitudes2022

    • 著者名/発表者名
      Ampuku, Y., F. Tsuchiya, S. Kurita, Y. Kasaba, Y. Katoh, M. Fukizawa, Y. Miyoshi, I. Shinohara, Y. Kasahara, S. Matsuda, A. Kumamoto, A. Matsuoka, S. Nakamura, and M. Kitahara
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation study of the effect of the mirror force on the collision rate due to energetic electron precipitation2022

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y., P. S. Rosendahl, Y. Ogawa, Y. Hiraki, and H. Tadokoro
    • 学会等名
      URSI-JRSM 2022
    • 国際学会
  • [学会発表] Electron hybrid code simulation of the whistler-mode chorus generation based on the RAM/SCB results of the March 2017 storm2022

    • 著者名/発表者名
      Katoh, Y., Y. Miyoshi, V. Jordanova, S. Kurita, S. Matsuda, S. Saito
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] Comparative study on chorus waves in March 2017 storm between the RAM-SCB/electron hybrid simulations, the Arase observations and the ground-based observations2022

    • 著者名/発表者名
      三好 由純, Jordanova V., 加藤雄人, 齊藤慎司, 栗田怜, 松田昇也, 他
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] 速度分布関数の空間変化を考慮した磁気圏プラズマの沿磁力線数密度・圧力分布モデルの開発2022

    • 著者名/発表者名
      齋藤幸碩, 加藤雄人, 木村智樹, 川面洋平, 熊本篤志
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] 地球極域磁気圏におけるイオン加熱過程に寄与する電磁イオンサイクロトロン波の周波数帯域の推定2022

    • 著者名/発表者名
      小野澤秀治, 加藤雄人, 熊本篤志
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] Analysis of high temporal variation in electron fluxes during the flux burst event observed by the Arase satellite2022

    • 著者名/発表者名
      栗田怜, 三好由純, 齊藤慎司, 加藤雄人, 松田昇也, 笠原慧, 横田勝一郎, 笠原禎也, 松岡彩子, 篠原育
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] Temporal and spatial variation of the source region of IPDP type-EMIC waves: Case study on 19 April 20172022

    • 著者名/発表者名
      平井あすか, 土屋史紀, 小原隆博, 笠羽康正, 加藤雄人, 三澤浩昭, 塩川和夫, 三好由純, Jun Chae-Woo, 他
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] Investigation of the formation process of the source plasma driving SAPS fine structures found by Arase and SuperDARN2022

    • 著者名/発表者名
      深見岳弘, 熊本篤志, 加藤雄人, 西谷望, 堀智昭, 笠羽康正, 土屋史紀, 寺本万里子, 木村智樹, 笠原禎也, 他
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] Arase衛星を用いた高緯度・プラズマポーズ近傍におけるホイッスラーモードコーラスのダクト伝搬の事例解析2022

    • 著者名/発表者名
      安福友梨, 土屋史紀, 笠羽康正, 栗田怜, 加藤雄人, 吹澤瑞貴, 三好由純, 篠原育, 笠原禎也, 松田昇也, 熊本篤志, 松岡彩子
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] 地上高速オーロラ全天イメージャーとFIREBIRD-II CubeSatによる脈動オーロラとマイクロバーストの複数同時観測イベントの解析報告2022

    • 著者名/発表者名
      川村美季, 坂野井健, 吹澤瑞貴, 三好由純, 細川敬祐, 土屋史紀, 加藤雄人, 小川泰信, 浅村和史, 齊藤慎司, Spence Harlan, Johnson Arlo, 大山伸一郎, Br_ndstr_m Urban
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] 共鳴・非共鳴波動粒子相互作用における電子捕捉領域の統一モデル2022

    • 著者名/発表者名
      北原理弘, 三好由純, 中村紗都子, 小路真史, 加藤雄人, 北村成寿
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] ホイッスラーモード波動内でのサイクロトロン共鳴速度近傍における電子のジャイロ非等方の観測2022

    • 著者名/発表者名
      北村成寿, 天野孝伸, 大村善治, Boardsen Scott, Gershman Daniel, 三好由純, 北原理弘, 加藤雄人, 小嶋浩嗣, 他
    • 学会等名
      JpGU 2022
  • [学会発表] 磁気圏プラズマの沿磁力線分布モデルの開発と分散性Alfven波の波動特性の研究2022

    • 著者名/発表者名
      齋藤幸碩, 加藤雄人, 木村智樹, 川面洋平, 北原理弘, 熊本篤志
    • 学会等名
      第152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] 内部磁気圏における ULF 波動の伝搬過程を解くMHDシミュレーションコードの開発2022

    • 著者名/発表者名
      礒野航, 加藤雄人, 川面洋平, 熊本篤志
    • 学会等名
      第152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] Study of the wave mode contributing to the ion heating events in the Earth’s polar region based on the Akebono observation2022

    • 著者名/発表者名
      小野澤秀治, 加藤雄人, 熊本篤志, 笠原禎也, 北村成寿
    • 学会等名
      第152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] 円偏波プラズマ波動による荷電粒子捕捉に関する統一モデル2022

    • 著者名/発表者名
      北原理弘, 三好由純, 中村紗都子, 小路真史, 加藤雄人, 北村成寿
    • 学会等名
      第152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] Arase 衛星を用いた高緯度・プラズマポーズ近傍におけるホイッスラーモードコーラスのダクト伝搬の事例解析2022

    • 著者名/発表者名
      安福友梨, 土屋史紀, 栗田怜, 笠羽康正, 加藤雄人, 吹澤瑞貴, 三好由純, 篠原育, 笠原禎也, 松田昇也, 熊本篤志, 松岡彩子, 中村紗都子, 北原理弘
    • 学会等名
      第152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] Observational evidence of nonlinear growth of whistler-mode waves around quasi-perpendicular bow shocks2022

    • 著者名/発表者名
      北村成寿, 天野孝伸, 大村善治, Boardsen Scott, Gershman Daniel, 北原理弘, 三好由純, 中村紗都子, 小路真史, 加藤雄人, 小嶋浩嗣, 他
    • 学会等名
      第152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] High temporal variation in electron fluxes during flux burst events observed by the Arase satellite2022

    • 著者名/発表者名
      栗田怜, 三好由純, 齊藤慎司, 加藤雄人, 松田昇也, 笠原慧, 横田勝一郎, 笠原禎也, 松岡彩子, 篠原育
    • 学会等名
      第152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] High temporal variation in electron fluxes during the flux burst event: Test- particle simulation2022

    • 著者名/発表者名
      齊藤慎司, 栗田怜, 三好由純, 加藤雄人, 松田昇也
    • 学会等名
      第152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] Banded chorus and no-gap chorus: What makes the difference?2022

    • 著者名/発表者名
      風間洋一, 栗田怜, 三好由純, 加藤雄人, 小嶋浩嗣, 笠原禎也, 他
    • 学会等名
      第152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] コード間結合フレームワークを用いた人工衛星帯電解析の技術基盤開発2022

    • 著者名/発表者名
      砂田洋平, 三宅洋平, 中澤和也, 深沢圭一郎, 南里豪志, 加藤雄人
    • 学会等名
      第152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] High spatial resolution simulation of global Jovian magnetosphere for vortex configuration2022

    • 著者名/発表者名
      深沢圭一郎, 加藤雄人, 南里豪志
    • 学会等名
      第152回 地球電磁気・地球惑星圏学会 総会および講演会

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公開日: 2024-12-25  

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