| 研究課題/領域番号 |
26800256
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
小路 真史 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 助教 (80722082)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 非線形波動粒子相互作用 / 電磁イオンサイクロトロン波動 / イオンハイブリッドシミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
地球内部磁気圏の磁気赤道域において、数Hz帯に電磁イオンサイクロトロン(EMIC)トリガード放射と呼ばれるプラズマ波動放射現象が多数観測されている。このEMICトリガード放射は、ホイッスラーモードコーラス放射と同様に強い非線形波動粒子相互作用によって周波数上昇を伴うEMIC波として観測される。この波動の存在により、内部磁気圏における高エネルギーのプロトンの生成や散乱、及び相対論的電子の消失に大きく関わっていることがこれまでの理論シミュレーション研究により明らかになりつつある。本研究の目的は、大規模シミュレーションによるEMICトリガード放射による非線形波動粒子相互作用を再現し、内部磁気圏プラズマ環境へのインパクトを明らかにすることである。本年度は主に、高エネルギープラズマの効率的な散乱について解析を行った。
電磁イオンサイクロトロン波動は相対論的電子を散乱することが知られているが、非線形な相互作用を考慮すると、非常に効率が高くなる。昨年度に得られたイオンハイブリッドシミュレーション結果より、２種類の異なるEMIC波動のデータを用いて、電子散乱シミュレーションを行った。特に5MeV以上の電子が広いピッチ角で散乱される。ブロードバンドなケースにおいて、高いピッチ角まで散乱がされており、結果的に5MeV-20MeVの電子のうち85%が散乱された。（ライジングトーンの場合は70%）ブロードバンドな放射は細かな非線形放射の集合であるため、非常に効率の良い粒子捕捉による電子散乱が起きる。従って、時間スケールもブロードバンドなケースのほうが早い。また、高エネルギープロトンに関しても同様の傾向が見られ、さらに電子と同時に散乱のピークが現れることが明らかとなった。この結果は衛星観測の結果とも一致する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
高エネルギープラズマの散乱・相互作用プロセスに加えて、非線形相互作用の直接証拠となる観測データ、および周波数下降EMIC波動の励起メカニズムについて解析が進んでいる。現在、これらに関する論文を３編、投稿中である。高エネルギープラズマへの影響に関する理解が順調に進展したため、上記の評価とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
EMICトリガード放射の飽和・減衰過程における重イオン加熱プロセスに関するシミュレーションを継続する。これまでに、背景プラズマ環境を変化により、周波数下降を伴うような波動スペクトルの変化が明らかとなってきている。本シミュレーションのイオンデータの解析により、低エネルギーイオンの波動加熱による最高エネルギーを明らかにし、リングカレントイオンの生成機構に言及する。これらのプラズマダイナミクスの変化を、これまでに明らかにしてきた高エネルギープラズマの変化への理解と合わせ、衛星データ解析結果との総合的かつ定量的な比較を行う。
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