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2023 年度 実績報告書

宇宙ー地球連結シミュレーションを軸とした放射線帯変動メカニズムの実証的研究

研究課題

研究課題/領域番号 20H01960
配分区分補助金
研究機関京都大学

研究代表者

海老原 祐輔  京都大学, 生存圏研究所, 教授 (80342616)

研究分担者 田中 高史  九州大学, 国際宇宙惑星環境研究センター, 博士研究員 (70346766)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
キーワード磁気圏 / 太陽風ー地球相互作用 / 放射線帯 / シミュレーション
研究実績の概要

放射線帯形成理論として有力視されている内部加速説は、主に磁気圏対流によって内部磁気圏に運ばれた低エネルギー電子がエネルギー源となって電磁波動が成長し、その波が電子を加速するという考え方である。磁気圏対流は内部加速説の前提で、欠かせない要素であるが、その発生機構はよく分かっていない。磁気流体シミュレーションを用い、磁気再結合したばかりの地球の磁力線を太陽風プラズマが引っ張り、磁気圏起源のプラズマを巻き込みつつ、領域1型沿磁力線電流が生成されていることを前年度に明らかにしたが、さらに領域1型沿磁力線電流の周囲を磁場エネルギー(ポインティング・フラックス)が螺旋状に取り囲んでいることが明らかになり、領域1型沿磁力線電流、地球近傍の磁気圏対流、太陽風から極域電離圏に至るエネルギーの輸送の3者が一体となっている可能性が示された。L=1.3という深内部磁気圏に輸送される電子とその特徴的なエネルギースペクトル(ゼブラ構造)を再現することに成功した。沿磁力線電流の大きさとよい対応があり、その影響が深内部磁気圏に及んでいることを実証した。
内部加速説のもう一つの柱はコーラス波と呼ばれる電磁波動の励起とそれによる電子のMeV帯への加速である。コーラス波の成長とその後生成される強いサブパケットの形成を決める上で、コーラス波の生成領域の移動速度が重要であることを示した。また、低周波帯域コーラス波が斜め伝搬する場合、電子を効率よく散乱することを示した。
放射線帯電子を散乱する原因として、電磁イオンサイクロトロン波(EMIC波)によるピッチ角散乱が有力視されている。EMIC波を励起するのはkeV帯のイオンで、その直接の起源は磁気圏尾部にあると考えられている。磁気流体シミュレーションで得られた電場・磁場のなかでH+とO+の軌道計算を行い、サブストーム時に内部磁気圏外縁部で急増するイオンを再現した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 3件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Upstream motion of chorus wave generation: comparisons with observations2024

    • 著者名/発表者名
      Foster John C.、Erickson Philip J.、Omura Yoshiharu
    • 雑誌名

      Frontiers in Astronomy and Space Sciences

      巻: 11 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fspas.2024.1374331

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Possible Global Generation Region of Nonlinear Whistler‐Mode Chorus Emission Waves at Mercury2024

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Mitsunori、Kondo Takeru、Yagitani Satoshi、Hikishima Mitsuru、Omura Yoshiharu
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      巻: 129 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2023JA032086

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Generation mechanism of Region 1 field-aligned current and energy transfer from solar wind to polar ionosphere2024

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Ebihara、Takashi Tanaka
    • 雑誌名

      REVIEWS OF MODERN PLASMA PHYSICS

      巻: 印刷中 ページ: -

    • DOI

      10.1007/s41614-024-00154-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Intensification of the Electron Zebra Stripes in the Earth's Inner Magnetosphere During Geomagnetic Storms2024

    • 著者名/発表者名
      Pandya Megha、Ebihara Yusuke、Tanaka Takashi、Manweiler Jerry W.、Vines Sarah K.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 51 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2023GL107822

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Precipitation Rates of Electrons Interacting With Lower‐Band Chorus Emissions in the Inner Magnetosphere2023

    • 著者名/発表者名
      Hsieh Yi‐Kai、Omura Yoshiharu
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      巻: 128 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2023JA031307

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Nighttime Geomagnetic Response to Jumps of Solar Wind Dynamic Pressure: A Possible Cause of Qu?bec Blackout in March 19892023

    • 著者名/発表者名
      Zhang T.、Ebihara Y.、Tanaka T.
    • 雑誌名

      Space Weather

      巻: 21 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2023SW003493

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Radial Transport of Io Plasma From the Inner Magnetosphere to the Tail2023

    • 著者名/発表者名
      Tanaka T.、Ebihara Y.、Watanabe M.、Fujita S.、Kataoka R.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      巻: 128 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2022JA030891

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Electron Zebra Stripes Observed on 8 September 20172023

    • 著者名/発表者名
      Pandya Megha、Ebihara Yusuke、Tanaka Takashi、Manweiler Jerry W.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Space Physics

      巻: 128 ページ: -

    • DOI

      10.1029/2022JA030950

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] サブストーム・オンセット時に急増する沿磁力線電流の生成2023

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Ebihara; Takashi Tanaka
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union (JpGU) Meeting 2023
    • 国際学会
  • [学会発表] 沿磁力線電流ダイナモと地磁気サブストーム発達の関係について2023

    • 著者名/発表者名
      海老原祐輔; 田中高史
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 2023年秋季年会(第154回講演会・総会)
  • [学会発表] Generation of field-aligned currents during substorm expansion: The latest updates2023

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Ebihara; Takashi Tanaka
    • 学会等名
      The 15th international conference on substorms (ICS-15)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サブストーム時の地球近傍 プラズマシートにおけるイオンの 加速率のエネルギー、ピッチ角、 質量、電荷依存性2023

    • 著者名/発表者名
      水野 雄太, 海老原 祐輔, 田中 高史
    • 学会等名
      地球電磁気・地球惑星圏学会 2023年秋季年会(第154回講演会・総会)
  • [備考] 磁気嵐とオーロラの研究

    • URL

      https://www.rish.kyoto-u.ac.jp/~ebihara/

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公開日: 2024-12-25  

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