| 研究課題/領域番号 |
20K04037
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
横山 竜宏 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (30397525)
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| 研究分担者 |
品川 裕之 九州大学, 国際宇宙惑星環境研究センター, 博士研究員 (00262915)
陣 英克 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所宇宙環境研究室, 主任研究員 (60466240)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 電離圏 / プラズマバブル / シミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
電離圏のプラズマは、その運動が中性大気との衝突によって強く支配されているため、中性大気と電離大気の相互作用を解明することは電離圏の物理過程を理解する上で非常に重要である。また、局所的なプラズマ密度の不規則構造を伴う電離圏擾乱が発生した場合には、電波の振幅、位相の急激な変動(シンチレーション)が生じるため、GPS等による電子航法に障害を及ぼすことが知られている。本研究では、特に深刻な障害の原因となる赤道スプレッドF（プラズマバブル）の生成機構解明と発生予測を目指し、低緯度電離圏数値モデルを用いたプラズマバブル生成に関する研究を実施した。
プラズマバブル発生の日々変動の原因を明らかにするために、背景の条件を少しずつ変化させたシミュレーションを多数実行し、プラズマバブル発生への寄与が大きいパラメータの調査を行った。それぞれの条件の下で、プラズマバブルの要因と考えられているRayleigh-Taylor不安定の線形成長率を計算し、プラズマバブル発生の有無と成長率の値との比較を行った。電離圏高度が上昇している場合には成長率が高くなり、活発なプラズマバブルが成長することが示された。磁力線に沿って積分した線形成長率は、ΣF/(ΣE+ΣF)のファクターが掛かるため、E領域の密度が増加すると成長率は減少する。E領域の密度を3倍とした場合の結果と比較すると、プラズマバブルは短時間で高高度まで成長する様子は見られなかった。一方、線形成長率の値の差は0.001s-1程度であり、僅かな成長率の差が大きな違いをもたらすことが明らかとなった。プラズマバブル発生の日々変動の差はわずかな成長率の差によってもたらされている可能性があることが示された。言い換えると、理論から予測される線形成長率のみでは発生予測を行うことは困難であり、他の要因を探る必要があることが本研究から明らかとなった。
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