赤外高分散分光観測による木星電離圏プラズマダイナミクスの研究

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20340133
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 坂野井 健 東北大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (80271857)
• 研究分担者: 笠羽 康正 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10295529) ; 岡野 章一 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10004483) ; 鍵谷 将人 東北大学, 大学院・理学研究科, 特別教育研究教員 (30436076) ; 土屋 史紀 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教 (10302077)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 地球惑星電離圏

研究概要

本研究では、木星極域電離圏ダイナミクスの解明を目的として、木星赤外オーロラ発光の分布とドップラーシフトを測定する高分散分光器の開発を行った。まず観測対象である木星H3+ 赤外オーロラの明るさや時空間変動の特徴などを詳細に検討し、発光強度とドップラー速度を観測可能とする装置設計を行った。これにより、エシェル分光素子により波長分解能を数10000とする光学設計を実施した。次に、装置製作において、構成要素のうち特に重要な、エシェル分光素子保持機構、スリットビューアならびにスリットユニットを設計、製作した。しかし、最終年度(3年次)に、予算配分を詳細かつ具体的に検討した結果、本研究経費を大きく逸脱することが明らかとなり、抜本的な設計見直しを行った。ただし、変更後の設計でも、木星オーロラの観測は十分な精度で検出可能であることから、科学目的に達成は可能である。これらの設計見直しを実施することに時間を費やしたため、研究期間内には装置の完成に至らなかった。しかしながら、現実的に製造可能な設計に集約することができたため、今後2年内に機器製造完了が達成できる見通しとなっている。

研究成果

• [雑誌論文] Motion of aurorae, Geophys (2010)
  • 著者名/発表者名: Chaston, C. C., K. Seki, T. Sakanoi, K. Asamura, M. Hirahara
  • 雑誌名: Res. Lett. 巻: 37 ページ: L08104
  • DOI: doi:10.1029/2009GL042117
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small and Meso-scale Properties of a Substorm Onset Auroral Arc (2010)
  • 著者名/発表者名: Frey, H. U., O. Amm, C. C. Chaston, S. Fu, G. Haerendel, L. Juusola, T. Karlsson, B. Lanchester, R. Nakamura, N. Ostgaard, T. Sakanoi, E. Seran, D. Whiter, J. Weygand
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115(10) ページ: A10209
  • DOI: doi:10.1029/2010JA015537
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of substorm onset location and pre-onset sequence using Reimei, THEMIS GBO and PFISR (2010)
  • 著者名/発表者名: Zou, S., M. Moldwin, L. Lyons, Y. Nishimura, M. Hirahara, T. Sakanoi, K. Asamura, M. Nicolls, S. B. Mende, C. Heinselman
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115(12) ページ: A12309
  • DOI: doi:10.1029/2010JA015520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Time of flight analysis of the pulsating aurora electrons, considering the wave-particle interactions with the propagating whistler mode waves (2010)
  • 著者名/発表者名: Miyoshi Y., Y. Katoh, T. Nishiyama, T. Sakanoi, K. Asamura, M. Hirahara
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115(10) ページ: A10312
  • DOI: doi:10.1029/2009JA015127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reimei observation of highly structured auroras caused by no accelerated electrons (2010)
  • 著者名/発表者名: Ebihara, Y., T. Sakanoi, K. Asamura, M. Hirahara, and M. F. Thomsen
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115(8) ページ: A08320
  • DOI: doi:10.1029/2009JA015009
  • 査読あり
• [雑誌論文] 惑星観測用赤外エシェル分光器開発の現状 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宇野健, 坂野井健, 笠羽康正, 小鮒格久, 武山芸英
  • 雑誌名: 第10回惑星研究集会集録 ページ: 63-67
• [雑誌論文] 惑星大気観測のための赤外撮像装置電気回路系の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 小鮒格久, 坂野井健, 岡野章一, 市川隆, 笠羽康正
  • 雑誌名: 第10回惑星圏研究集会集録 ページ: 163-166
• [雑誌論文] Optical and particle observations of type B red aurora, Geophys (2009)
  • 著者名/発表者名: Ebihara, Y., T. Sakanoi, K. Asamura, M. Hirahara, A. Ieda
  • 雑誌名: Res. Lett. 巻: 36 ページ: 20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutral-ion interaction in the auroral E region obtained from coordinated Fabry-Perot imager and VHF radar observations (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakanoi, T., H. Fukunishi, K. Igarashi, S. Okano, and N. Nishitani
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A9, A09305
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spatial evolution of frictional heating and the predicted thermospheric-wind effects in the vicinity of an auroral arc measured with the Sondrestrom incoherent-scatter radar and the Reimei satellite (2009)
  • 著者名/発表者名: Oyama, S., T. T. Tsuda, T. Sakanoi, Y. Obuchi, K. Asamura, M. Hirahara, A. Yamazaki, Y., Kasaba, R. Fujii, S. Nozawa, and B. J. Watkins
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 114 ページ: A7, A07311
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sheared flows and small-scale Alfven wave generation in the auroral acceleration region (2009)
  • 著者名/発表者名: Asamura, K., C. C. Chaston, Y. Itoh, M. Fujimoto, T. Sakanoi, Y. Ebihara, A. Yamazaki, M. Hirahara, K. Seki, Y. Kasaba, M. Okada
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 巻: 36 ページ: 5, L05105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ion-dispersion and rapid electron fluctuations in the cusp : a case study (2008)
  • 著者名/発表者名: Lunde, J., S. C. Buchert, Y. Ogawa, M. Hirahara, K. Seki, Y. Ebihara, T. Sakanoi, K. Asamura, M. Okada, T. Raita, and I. Haggstrom
  • 雑誌名: Ann. Geophys. 巻: 26 ページ: 2485-2502
  • 査読あり
• [雑誌論文] Initial observations of auroras by the multi-spectral auroral camera on board the Reimei satellite (2008)
  • 著者名/発表者名: Obuchi, Y., T. Sakanoi, A. Yamazaki, T. Ino, S. Okano, Y. Kasaba, M. Hirahara, Y. Kanai, and N. Takeyama
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 60 ページ: 827-835
  • 査読あり
• [学会発表] 長期撮像データを用いた木星赤外オーロラの太陽風変動 (2010)
  • 著者名/発表者名: 北見拓也, 笠羽康正, 坂野井健, 垰千尋, 宇野健, 佐藤毅彦
  • 学会等名: 第128回SGEPSS総会および講演会
  • 発表場所: 那覇, 沖縄
  • 年月日: 20101030-1103
• [学会発表] Development of infrared imager and Echelle spectrograph for ground-based measurement of planetary atmosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakanoi, T., T. Uno, T. Kitami, Y. Kasaba, S. Okano, N. Takeyama
  • 学会等名: 5th Alfven conference
  • 発表場所: Sappro, Japan
  • 年月日: 20101004-08
• [学会発表] Investigations of Jovian thermospheric dynamics by using ground-based spectrometer (2010)
  • 著者名/発表者名: Uno, T., T. Sakanoi, M. Kagitani, C. Tao, T. Kitami, Y. Kasaba
  • 学会等名: 42nd DPS meeting
  • 発表場所: Pasadena, USA
  • 年月日: 20101004-08
• [学会発表] Observation of Jupiter's ionospheric drifts and thier response to solar wind variation (2010)
  • 著者名/発表者名: Sakanoi, T., T. Uno, T. Kobuna, Y. Kasaba, T. Ichikawa, C. Tao, N. Takeyama, T. Kitami, S. Okano
  • 学会等名: 38th COSPAR Scienetific Assembly
  • 発表場所: Bremen, Germany
  • 年月日: 20100718-25
• [学会発表] 近赤外高分散分光観測による木星熱圏イオン・中性風研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宇野健, 坂野井健, 笠羽康正, 小鮒格久, 武山芸英
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場, 幕張
  • 年月日: 20100523-28
• [学会発表] 高分散赤外分光観測による火星微量組成成分探査 (2010)
  • 著者名/発表者名: 笠羽康正, 中川広務, 村田功, 坂野井健, 上野宗孝, 佐藤毅彦, O. Korablev, F. Montmessin, E. Neefs
  • 学会等名: 第11回惑星圏研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20100315-17
• [学会発表] 木星電磁圏結合による大気運動エネルギー引き出しと赤外オーロラ観測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 垰千尋, 藤原均, 小鮒格久, 宇野健, 坂野井健, 笠羽康正
  • 学会等名: 第11回惑星圏研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20100315-17
• [学会発表] 木星熱圏イオン・中性風研究に向けた近赤外エシェル分光器の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宇野健, 笠羽康正, 坂野井健
  • 学会等名: 第11回惑星圏研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20100315-17
• [学会発表] 木星熱圏イオン・中性風観測の速報および近赤外エシェル分光器開発の現状 (2010)
  • 著者名/発表者名: 宇野健, 坂野井健, 笠羽康正, 小鮒格久
  • 学会等名: 第24回大気圏シンポジウム
  • 発表場所: JAXA/ISAS
  • 年月日: 20100218-19
• [学会発表] 木星電離圏イオン・中性風観測に向けた高分散赤外エシェル分光器の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宇野健, 坂野井健, 笠羽康正, 小鮒格久, 武山芸英
  • 学会等名: 第126回SGEPSS総会および講演会
  • 発表場所: 金沢, 金沢大学
  • 年月日: 20090927-30
• [学会発表] 木星赤外オーロラ高分散分光観測による木星電離圏イオンドリフトについて (2009)
  • 著者名/発表者名: 小鮒格久, 坂野井健, 岡野章一, 笠羽康正, 大月祥子, 垰千尋, 宇野健
  • 学会等名: 第126回SGEPSS総会および講演会
  • 発表場所: 金沢, 金沢大学
  • 年月日: 20090927-30
• [学会発表] 惑星観測用赤外エシェル分光器開発の現状 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宇野健, 坂野井健, 笠羽康正, 小鮒格久, 武山芸英
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張, 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 20090516-21
• [学会発表] 惑星大気観測用1-5μm赤外カメラのエレクトロニクス開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂野井健, 小鮒格久, 市川隆, 岡野章一, 笠羽康正
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張, 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 20090516-21
• [学会発表] 木星赤外オーロラ高分散分光観測による木星電離圏プラズマ運動 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂野井健, 小鮒格久, 岡野章一, 笠羽康正, 佐藤毅彦
  • 学会等名: 第23回大気圏シンポジウム
  • 発表場所: ISAS/JAXA
  • 年月日: 20090226-27
• [学会発表] 惑星観測用赤外エシェル分光器開発の現状 (2009)
  • 著者名/発表者名: 宇野健, 坂野井健, 笠羽康正, 小鮒格久
  • 学会等名: 第23回大気圏シンポジウム
  • 発表場所: ISAS/JAXA
  • 年月日: 20090226-27
• [学会発表] 赤外エシェル分光器の開発計画 (2008)
  • 著者名/発表者名: 宇野健, 坂野井健, 笠羽康正, 小鮒格久, 武山芸英
  • 学会等名: 第124回SGEPSS総会および講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20081009-12
• [学会発表] 惑星大気観測のための赤外撮像装置デジタル回路系の開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 小鮒格久, 坂野井健, 岡野章一, 市川隆, 笠羽康正
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • 発表場所: 幕張, 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 20080525-30
• [図書] a University small satellite for observation of high-altitude luminous events (2010), Small satellite mission for Earth observation (2010)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, Y., K. Yoshida, Y. Sakamoto, T. Sakanoi
  • 総ページ数: 197-206
  • 出版者: Springer
• [備考]
  • URL: http://pparc.gp.tohoku.ac.jp/~tsakanoi