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2011 年度 実績報告書

多点衛星観測を用いた磁気圏境界層渦乱流の時空発展の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21740358
研究機関独立行政法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

長谷川 洋  独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (05435799)

キーワード磁気圏界面 / ケルビン・ヘルムホルツ不安定 / プラズマ輸送 / 低緯度境界層 / 地球磁気圏 / 朝夕非対称性 / 電磁流体力学 / 無衝突プラズマ
研究概要

本年度の研究成果は、(1)非線形段階まで成長した(巻き上がった)ケルビン・ヘルムホルツ(KH)渦を、衛星その場観測データから同定する手法を確立したこと、および(2)地球磁気圏の昼側におけるKH渦の検出確率と空間分布を明らかにしたことである(詳細は次段落以降で述べる)。成長したKH渦は、太陽風磁場が北向きのときの太陽風プラズマの磁気圏侵入に役割を演じていると考えられているので、その同定方法を確立し、その寄与を解き明かすことは、磁気圏におけるプラズマの(より普遍的には無衝突プラズマの)輸送過程を理解する上で重要である。また、KH渦の検出確率や空間分布は、KH不安定がどこで、いかに励起され、発達するかを解明する(KH不安定の励起・成長メカニズムに制約を与える)上で、重要な情報となる。
(1)電磁流体力学の運動方程式(力のつり合い)から、成長した渦を単一衛星が通過したときに期待される、プラズマ密度、速度、全圧(プラズマ圧と磁場圧の和)との間に満たされる関係式を導きだした。これをクラスター衛星の編隊観測によってKH渦が確実に同定された事例に適用し、関係式が実際に満たされることを確認した。したがって、一衛星のデータからKH渦を同定する新しい手法が確立されたと言える。
(2)ダブルスター衛星1号機(TC-1)によって取得された2004年から2007年までの観測データを解析し、KH渦の出現特性や性質を調査した。TC-1衛星の遠地点は地球半径の約12倍と近く、昼側の磁気圏境界層を中心に観測していることを利用して、昼側での傾向を調べた。その際、我々が以前開発した一点観測に適用できる渦の同定手法を使用した。その結果、KH渦は朝側よりも夕方側で、より頻繁に観測されることを明らかにした。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (20件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] IMPALAS : Investigation of MagnetoPause Activity using Longitudinally-Aligned Satellites-a mission concept proposed for the ESA M3 2020/2022 launch2012

    • 著者名/発表者名
      Owen, C.J., et al
    • 雑誌名

      Experimental Astronomy

      巻: (in press)

    • DOI

      10.1007/s10686-011-9245-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] ARTEMIS science objectives2011

    • 著者名/発表者名
      Sibeck, D. G., V. Angelopoulos, D. A. Brain,以下17名
    • 雑誌名

      Space Sci. Rev

      巻: 165(1-4) ページ: 59-91

    • DOI

      DOI:10.1007/s11214-011-9777-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Extended magnetic reconnection across the dayside magnetopause2011

    • 著者名/発表者名
      Dunlop, M.W., et al
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 107 ページ: 025004

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.107.025004

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetopause reconnection across wide local time2011

    • 著者名/発表者名
      Dunlop, M.W., et al
    • 雑誌名

      Annales Geophysicae

      巻: 29 ページ: 1683-1697

    • DOI

      10.5194/angeo-29-1683-2011

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reconstruction of steady, three-dimensional, magnetohydrostatic field and plasma structures in space : Theory and benchmarking2011

    • 著者名/発表者名
      Sonnerup, B.U.O., H.Hasegawa
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research-Space Physics

      巻: 116 ページ: A09230

    • DOI

      10.1029/2011JA016675

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interplanetary magnetic field rotations followed from L1 to the ground : the response of the Earth's magnetosphere as seen by multi-spacecraft and ground-based observations2011

    • 著者名/発表者名
      Volwerk, M., et al
    • 雑誌名

      Annales Geophysicae

      巻: 29 ページ: 1549-1569

    • DOI

      10.5194/angeo-29-1549-201

    • 査読あり
  • [学会発表] Reconstruction of three-dimensional, magneto-hydrostatic plasma and magnetic field structures from multi-spacecraft data2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川洋
    • 学会等名
      AGU 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      モスコーニ会議場(サン・フランシスコ)
    • 年月日
      2011-12-09
  • [学会発表] Evidence for plasma transport via kinetic Alfven waves at the magneto pause : An event study of THEMIS observations2011

    • 著者名/発表者名
      井筒智彦
    • 学会等名
      AGU 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      モスコーニ会議場(サン・フランシスコ)
    • 年月日
      2011-12-09
  • [学会発表] The Kelvin-Helmholtz vortex in the asymmetric velocity shear layer : PIC simulations2011

    • 著者名/発表者名
      中村琢磨
    • 学会等名
      AGU 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      モスコーニ会議場(サン・フランシスコ)
    • 年月日
      2011-12-09
  • [学会発表] A survey of KHI activity at the magnetopause2011

    • 著者名/発表者名
      Taylor, Matthew G.G.T.
    • 学会等名
      AGU 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      モスコーニ会議場(サン・フランシスコ)
    • 年月日
      2011-12-09
  • [学会発表] Magnetopause reconnection across wide local time2011

    • 著者名/発表者名
      Dunlop, Malcolm W.
    • 学会等名
      AGU 2011 Fall Meeting
    • 発表場所
      モスコーニ会議場(サン・フランシスコ)
    • 年月日
      2011-12-09
  • [学会発表] 複数衛星観測を用いた三次元平衡磁場構造の再現2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川洋
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会第130回講演会
    • 発表場所
      神戸大学(神戸)
    • 年月日
      2011-11-03
  • [学会発表] Reconstruction of magnetopause and boundary layer structures2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川洋
    • 学会等名
      The Sonnerup symposium
    • 発表場所
      ダートマス大学(ハノーヴァー、米国)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-29
  • [学会発表] Reconstruction of plasma and field geometries in space : Overview and prospects2011

    • 著者名/発表者名
      Sonnerup, Bengt U.O.
    • 学会等名
      2011 International Conference on Storms, Substorms, and Space Weather (ICSSSW)
    • 発表場所
      Hangzhou (China)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] Interplanetary magnetic field rotations followed from L1 to the ground2011

    • 著者名/発表者名
      Volwerk, Martin
    • 学会等名
      ESLAB 2011/Cluster 21th Workshop
    • 発表場所
      Brugge (Belgium)
    • 年月日
      2011-09-22
  • [学会発表] Structure of the magnetospheric boundary layers : A multi-spacecraft perspective2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川洋
    • 学会等名
      ESLAB 2011/Cluster 21th Workshop
    • 発表場所
      Brugge (Belgium)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] Revelations at the dayside magnetopause from THEMIS-Double Star-Cluster observations2011

    • 著者名/発表者名
      Dunlop, Malcolm W.
    • 学会等名
      ESLAB 2011/Cluster 21th Workshop
    • 発表場所
      Brugge (Belgium)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] Rolled up vortices at the dayside magnetopause-a survey of Kelvin-Helmholtz waves observed by Double Star 1 data2011

    • 著者名/発表者名
      Taylor, Matthew G.G.T.
    • 学会等名
      ESLAB 2011/Cluster 21th Workshop
    • 発表場所
      Brugge (Belgium)
    • 年月日
      2011-09-20
  • [学会発表] Multiscale studies of the 3-D dayside X line2011

    • 著者名/発表者名
      Moore, Thomas
    • 学会等名
      International Symposium on Recent Observations and Simulations of the Sun-Earth System II
    • 発表場所
      Borovets (Bulgaria)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-11
  • [学会発表] Three-dimensional, Magneto-hydrostatic Structures in Space from Two-point Measurements2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川洋
    • 学会等名
      AOGS 2011
    • 発表場所
      台北国際会議場(台北)
    • 年月日
      2011-08-10
  • [学会発表] Mechanisms of solar wind entry into the Earth's magnetosphere related to the Kelvin-Helmholtz vortex : Particle simulations2011

    • 著者名/発表者名
      中村琢磨
    • 学会等名
      AOGS 2011
    • 発表場所
      台北国際会議場(台北)(招待講演)
    • 年月日
      2011-08-10
  • [学会発表] Possible mechanisms of solar wind entry into the plasma sheet related to the Kelvin-Helmholtz vortex : Recent numerical studies2011

    • 著者名/発表者名
      中村琢磨
    • 学会等名
      IUGG 2011
    • 発表場所
      Melbourne (Australia)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-28
  • [学会発表] その場観測から準静的プラズマ構造の時空発展を再現する2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川洋
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉)
    • 年月日
      2011-05-25
  • [学会発表] 低緯度境界層形成に対する運動論的アルヴェン波の寄与2011

    • 著者名/発表者名
      井筒智彦
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉)
    • 年月日
      2011-05-25
  • [学会発表] Roles of magnetic reconenction induced by the Kelvin-Helmholtz vortex in the solar wind entry into the magnetosphere2011

    • 著者名/発表者名
      中村琢磨
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2011年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉)
    • 年月日
      2011-05-24
  • [学会発表] Reconstruction of magnetopause structures in spacetime from multi-spacecraft measurements2011

    • 著者名/発表者名
      長谷川洋
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2011
    • 発表場所
      ウィーン・オーストリアセンター(ウィーン)(招待講演)
    • 年月日
      2011-04-05
  • [備考]

    • URL

      http://sprg.isas.jaxa.jp/researchTeam/spacePlasma/results/1111_hase.html

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公開日: 2013-06-26  

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