実証型ジオスペースモデリングに向けた内部磁気圏基本モデルの構築による宇宙嵐の研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20340134
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 関 華奈子 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (20345854)
• 連携研究者: 三好 由純 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (10377781) ; 天野 孝伸 東京大学, 理学系研究科, 助教 (00514853) ; 齊藤 慎司 電磁波計測研究所, 研究員 (60528165) ; 梅田 隆行 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 助教 (40432215) ; 松本 洋介 千葉大学, 理学研究科, 特任助教 (20397475) ; 海老原 祐輔 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (80342616) ; 高田 拓 高知工業高等専門学校, 電気情報工学科, 准教授 (80455469) ; VASSILIS Angelopoulos カリフォルニア大学ロサンゼルス校(UCLA), 宇宙地球科学科, 教授
• 研究期間 (年度): 2008 – 2011
• キーワード: 太陽地球システム / 宇宙天気

研究概要

本研究では、マクスウェル方程式とボルツマン方程式とを同時に数値的に解くことで、内部磁気圏の場と粒子の時間発展を自己無撞着にシミュレートすることが可能な数値コードを開発した。具体的には、内部磁気圏の環電流粒子のグローバルなダイナミクスを現実的な計算機リソースで再現するために、本研究では粒子軌道をドリフト近似したブラソフ方程式(ドリフト運動論的方程式)とマクスウェル方程式を連立させ、場と粒子の自己無撞着な時間発展を追跡する方程式系を新たに導いた。またこの連立方程式系を数値的に解く3次元(分布関数は5次元)のシミュレーションコードを開発し、実際に磁気流体波動が伝播する様子を再現することを確認した。本研究で開発した新モデルにより、宇宙嵐時の粒子加速に重要な役割を果たすと思われている低周波波動や惑星間空間衝撃波到達に伴う磁気圏の急激な圧縮現象SC等の速い現象を、物理モデルに基づき自己無撞着にシミュレートしその物理機構を詳細に研究することが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] Self-consistent Kinetic Numerical Simulation Model for Ring Current Particles in the Earth's Inner Magnetosphere (2011)
  • 著者名/発表者名: Amano, T., K. Seki, Y. Miyoshi, T. Umeda, Y. Matsumoto, Y. Ebihara, and S. Saito
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: Vol.116 ページ: A02216
  • 査読あり
• [雑誌論文] Outer radiation belt boundary location relative to the magnetopause : Implications for magnetopause shadowing (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsumura, C., Y. Miyoshi, K. Seki, S. Saito, V. Angelopoulos, and J. Koller
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 116 ページ: A06212
  • DOI: DOI:10.1029/2011JA016575
  • 査読あり
• [雑誌論文] A split in the outer radiation belt by magnetopause shadowing : Test particle simulations (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Saito, Y. Miyoshi, and K. Seki
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 115 ページ: A08210
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical properties of the multiple ion band structures observed by the FAST satellite (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Yao, K. Seki, Y. Miyoshi, J. P. McFadden, E. J. Lund, and C. W. Carlson
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: 113 ページ: A07204
  • 査読あり
• [学会発表] Effects of the ring current and plasmasphere on ULF waves in the inner magnetosphere based on the GEMSIS-RC and RB models (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Seki, T. Amano, S. Saito, Y. Miyoshi, Y. Matsumoto, T. Umeda, Y. Miyashita, and Y. Ebihara
  • 学会等名: International Conference on Radiation Belts and Space Weather : New Horizon from RBSP Mission
  • 発表場所: テジョン(韓国)(招待講演)
  • 年月日: 20120500
• [学会発表] Study of the inner magnetospheric response to pressure pulses in the solar wind based on the GEMSIS-RC model (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Seki, 他7名
  • 学会等名: IUGG General Assembry
  • 発表場所: メルボルン
  • 年月日: 20110700
• [学会発表] Self-consistent drift-kinetic numerical ring-current modeling : Five-dimensional Vlasov-Maxwell approach (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Amano, K. Seki, 他5名
  • 学会等名: Inner Magnetosphere Coupling II workshop
  • 発表場所: ロサンジェルス(招待講演)
  • 年月日: 20110300
• [学会発表] Ring current studies in the GEMSIS project : Development of a new self-consistent simulation model and related observation studies (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Seki
  • 学会等名: Conference on Earth Sun System Exploration(ESSE) 2011
  • 発表場所: コナ(招待講演)
  • 年月日: 20110100
• [学会発表] GEMSIS-magnetosphere project : New models of the inner magnetosphere to investigate high-energy particle variation during geospace storms and the ERG science center function (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Seki
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
  • 年月日: 20101200
• [学会発表] On the role of variation of solar wind dynamic pressure in terrestrial oxygen outflows : FAST observations (2009)
  • 著者名/発表者名: 関華奈子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • 発表場所: 幕張
  • 年月日: 20090500
• [備考]
  • URL: http://st4a.stelab.nagoya-u.ac.jp/gemsis/magnetosphere