ホイッスラーモード相対論加速による放射線帯形成過程の研究

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20340135
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 大村 善治 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (50177002)
• 研究分担者: 笠原 禎也 金沢大学, 総合メディア基盤センター, 教授 (50243051)
• キーワード: 粒子加速 / ホイッスラーモード波 / 電磁イオンサイクロトロン波 / コーラス / 相対論効果 / シミュレーション / 国際情報交換 / カナダ:イギリス

研究概要

放射線帯のコーラス放射を人工的にトリガーするシミュレーション実験を行い、コーラス放射の飽和過程および電子加速過程について明らかにすることができた。また、コーラス放射の生成機構についても、デイビッド・ナン客員教授と共同して解析を行い、これまでの理論に加えて、さらに新しい知見を得ることができた。コーラス放射の初期における共鳴電流の役割について、ブラゾフ・ハイブリッドコードによるシミュレーションにヒントを得て理論研究を進めた。その結果、波動の磁界成分に平行な共鳴電流がホイッスラーモード波の線形分散関係を実質的に変化させて、そのためにコーラス放射初期の周波数変動が生まれることが明らかになった。この解析により、非線形成長率が最大となる周波数変動を生む最適な振幅値を理論的に導出し、その仮定が正しいことをクラスター衛星による最近の観測、電子ハイブリッドコードによるシミュレーションおよび電磁粒子コードによるシミュレーションにおいても検証することができた。特に電子ハイブリッドコードのシミュレーションにおいて高エネルギー電子の密度を変化させることによりコーラス放射の振幅を変化させて、昨年度までの理論研究で明らかにしていた波動の振幅と周波数の関係を確認し、コーラス放射の空間分布に関する理論値についても検証することができた。一方、昨年度行った低周波イオンモードの電磁イオンサイクロトロン波のトリガード放射について、さらに理解を深めるためにハイブリッドコードによるシミュレーションを行い、トリガード放射を再現することに成功した。これにより理論や観測では十分に理解できていなかった非線形成長の飽和過程について詳細に解析し、イオン加速により波動が減衰する過程が関与していることを確認することができた。これらの新しい知見は既に3編の学術論文として投稿し、高い評価を得て既にアクセプトされて印刷中である。

研究成果

• [雑誌論文] 編隊飛行衛星による連携観測模擬実験システムの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹中悟, 笠原禎也, 小嶋浩嗣, 井町智彦
  • 雑誌名: 電子情報通信学会論文誌 巻: J94-B(7)(印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Triggering Process of whistler-mode chorus emissions in the magnetosphere (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Omura, David Nunn
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: (印刷中) ページ: doi:10.1029/2010JA016280
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simulation of Electromagnetic Ion Cyclotron Triggered Emissions in the Earth's Inner Magnetosphere (2011)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Shoji, Yoshiharu Omura
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: (印刷中) ページ: doi:10.1029/2010JA016351
  • 査読あり
• [雑誌論文] Amplitude dependence of frequency sweep rates of whistler-mode chorusemissions (2011)
  • 著者名/発表者名: Yuto Katoh, Yoshiharu Omura
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: (印刷中) ページ: doi:10.1029/2011JA016496
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the solar wind proton entry into the deepest lunar wake (2010)
  • 著者名/発表者名: M.N.Nishino, M.Fujimoto, Y.Saito, Y.Yokota, Y.Kasahara, Y.Omura, Y.Goto, K.Hashimoto, A.Kumamoto, T.Ono, H.Tsunakawa, M.Matsushima, F.Takahashi, H.Shibuya, H.Shimizu, T.Terasawa
  • 雑誌名: Geophys.Res Lett. 巻: 37(L12106) ページ: doi:10.1029/2010GL043948
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Lunar Radar Sounder (LRS) Onboard the KAGUYA (SELENE) Spacecraft (2010)
  • 著者名/発表者名: T.Ono, A.Kumamoto, Y.Kasahara, Y.Yamaguchi, A.Yamaji, T.Kobayashi, S.Oshigami, H.Nakagawa, Y.Goto, K.Hashimoto, Y.Omura, T.Imachi, H. Matsumoto, H.Oya
  • 雑誌名: Space Science Reviews 巻: 154(1-4) ページ: 145-192
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrostatic solitary waves associated with magnetic anomalies and wake boundary of the Moon observed by KAGUYA (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Hashimoto, M.Hashitani, Y.Kasahara, Y.Omura, M.N.Nishino, Y.Saito, Y.Yokota, T.Ono, H.Tsunakawa, H.Shibuya, M.Matsushima, H.Shimizu, F.Takahashi
  • 雑誌名: Geophys.Res Lett. 巻: 37(L19204) ページ: doi:10.1029/2010GL044529
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous ground-based and satellite observations of natural VLF waves in Antarctica : A case study of downward ionospheric penetration of whistler-mode waves (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Ozaki, S.Yagitani, I.Nagano, Y.Kasahara, H.Yamagishi, N.Sato, A.Kadokura
  • 雑誌名: Polar Science 巻: 4(3) ページ: 431-441
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lunar Ionosphere Exploration Method Using Auroral Kilometric Radiation (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Goto, T.Fujimoto, Y.Kasahara, A.Kumamoto, T.Ono
  • 雑誌名: Earth, Planets and Space 巻: 63(1) ページ: 47-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-consistent Particle simulation of whistler mode triggered emissions (2010)
  • 著者名/発表者名: Mitsuru Hikishima, Yoshiharu Omura, Danny Summers
  • 雑誌名: JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH 巻: 115, A12246 ページ: doi:10.1029/2010JA015860
  • 査読あり
• [学会発表] Theory and Simulations on Whistler-mode and EMIC Triggered Emissions (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Omura
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2010
  • 発表場所: San Francisco, USA(招待講演)
  • 年月日: 20101213-20101217
• [学会発表] Plasma Waves and High Energy particles in the Earth's Radiation Belts (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Omura
  • 学会等名: AP-RASC'10
  • 発表場所: Toyama, Japan(招待講演)
  • 年月日: 20100922-20100926
• [学会発表] Electron Hybrid Simulation of Nonlinear Growth of Whistler-Mode Waves in the Equatorial Region of the Inner Magnetosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Katoh, Y.Omura
  • 学会等名: AP-RASC'10
  • 発表場所: Toyama, Japan(招待講演)
  • 年月日: 20100922-20100926
• [学会発表] Theory and Observation of Electromagnetic Ion Cyclotron Triggered Emissions in the Magnetosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Omura, J.Pickett, B.Grison, O.Santolik, I.Dandouras, M.Engebretson, P.M.E.Decreau
  • 学会等名: AP-RASC'10
  • 発表場所: Toyama, Japan(招待講演)
  • 年月日: 20100922-20100926
• [学会発表] Theory and Simulations of VLF Triggered Emissions (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Omura, Mitsuru Hikishima, Danny Summers
  • 学会等名: 4th VERSIM Workshop
  • 発表場所: Prague, Czech(招待講演)
  • 年月日: 20100913-20100917
• [学会発表] Theory and Simulations of Whistler-Mode Chorus Emissions in the Magnetosphere(Session H) (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Omura
  • 学会等名: ISRSSP 2010
  • 発表場所: Sofia, Buigaria(招待講演)
  • 年月日: 20100825-20100827
• [学会発表] Theory and Observation of Electromagnetic Ion Cyclotron Triggered Emissions in the Magnetosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Omura, Jolene Pickett, Benjamin Grison, et al.
  • 学会等名: 7th AOGS Meeting
  • 発表場所: Hyderabad, India
  • 年月日: 20100705-20100709
• [学会発表] Theory and Simulations of VLF Chorus Emissions (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiharu Omura
  • 学会等名: 7th AOGS Meeting
  • 発表場所: Hyderabad, India(招待講演)
  • 年月日: 20100705-20100709
• [学会発表] Lou-Chuang Lee, Mirror-mode Structures in the Magnetosheath : 3D Hybrid Results (2010)
  • 著者名/発表者名: Masafumi Shoji, Yoshiharu Omura
  • 学会等名: 7th AOGS Meeting
  • 発表場所: Hyderabad, India(招待講演)
  • 年月日: 20100705-20100709
• [学会発表] Nonlinear Wave Growth Effects on the Limit of Stably-Trapped Particle Fluxes (2010)
  • 著者名/発表者名: Summers, D, Tang R, Omura, Y
  • 学会等名: Western Pacific Geophysics Meeting 2010
  • 発表場所: 台北 (台湾)
  • 年月日: 20100622-20100625
• [学会発表] Simulation study of nonlinear wave growth of whistler-mode waves in an inhomogeneous magnetic field (2010)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y, Omura, Y
  • 学会等名: Western Pacific Geophysics Meeting 2010
  • 発表場所: 台北 (台湾)
  • 年月日: 20100622-20100625
• [学会発表] Nonlinear saturation of cyclotron maser instability associated with energetic ring-beam electrons (2010)
  • 著者名/発表者名: Lee, K, Omura, Y, Lee, L, Wu, C
  • 学会等名: Western Pacific Geophysics Meeting 2010
  • 発表場所: 台北 (台湾)
  • 年月日: 20100622-20100625
• [学会発表] Theory and observation of electromagnetic ion cyclotron chorus emissions in the magnetosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: Omura, Y, Pickett, J, Grison, B, Santolik, O, Dandouras, I, Engebretson, M, Decreau, P M, Masson, A
  • 学会等名: Western Pacific Geophysics Meeting 2010
  • 発表場所: 台北 (台湾)(招待講演)
  • 年月日: 20100622-20100625
• [学会発表] Cross-energy coupling seen from whistler-mode wave-particle interactions in the inner magnetosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: Katoh, Y, Omura, Y
  • 学会等名: Western Pacific Geophysics Meeting 2010
  • 発表場所: 台北 (台湾)(招待講演)
  • 年月日: 20100622-20100625
• [学会発表] Effect of solar wind proton entry into the lunar wake (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishino, M N, Fujimoto, M, Saito, Y, Yokota, S, Kasahara, Y, Omura, Y, Goto, Y, Hashimoto, K, Kumamoto, A, Ono, T, Tsunakawa, H, Matsushima, M, Takahashi, F, Shibuya, H, Shimizu, H, Terasawa, T
  • 学会等名: Western Pacific Geophysics Meeting 2010
  • 発表場所: 台北 (台湾)(招待講演)
  • 年月日: 20100622-20100625
• [学会発表] Plasma Waves Related to Solar Wind-Moon Interaction Observed by WFC onboard KAGUYA (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kasahara, S.Kitaguchi, K.Kanatani, Y.Goto, K.Hashimoto, Y.Omura, A.Kumamoto, T.Ono, M.N.Nishino, Y.Saito, H.Tsunakawa
  • 学会等名: American Geophysical Union 2010 Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Center (U.S.A.)
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] Lunar Wake Structure and its Electron Density Profile in the Solar Wind Observed by KAGUYA LRS/WFC (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kasahara, A.Muro, K.Kanatani, Y.Goto, K.Hashimoto, Y.Omura, A.Kumamoto, T.Ono, H.Tsunakawa
  • 学会等名: アジア太平洋電波科学会議(AP-RASC'10)
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2010-09-24
• [学会発表] Modeling of the Plasmaspheric Density Profile from Large Datasets of VLF Waves and GPS Signals. (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Goto, Y.Kasahara, S.Hayashi, T.Ide
  • 学会等名: アジア太平洋電波科学会議(AP-RASC'10)
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] ダイポール磁場中における電磁イオンサイクロトロンコーラス放射のハイブリッドシミュレーション (2010)
  • 著者名/発表者名: 小路真史、大村善治
  • 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
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] 磁気圏におけるホイッスラーモード波およびEMIC波のコーラス放射の非線形理論P-EM021(宇宙天気) (2010)
  • 著者名/発表者名: 大村善治
  • 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
  • 年月日: 2010-05-25
• [学会発表] コーラスの発生における放射線帯粒子降下 (2010)
  • 著者名/発表者名: 疋島充、大村善治、Summers Danny
  • 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
  • 年月日: 2010-05-24
• [学会発表] ホイッスラーモード・コーラス放射による相対論的電子加速P-EM028(3学会合同プラズマ宇宙物理-1) (2010)
  • 著者名/発表者名: 大村善治
  • 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(招待講演)
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] Bipolar-pulses observed by the LRS/WFC-L onboard KAGUYA-Plausible evidence of lunar dust impact- (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Kasahara, H.Horie, K.Hashimoto, Y.Omura, Y.Goto, A.Kumamoto, T.Ono, H.Tsunakawa, LRS/WFC team, MAP/LMAG team
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly 2010
  • 発表場所: Austria Center Vienna (Austria)
  • 年月日: 2010-05-04