大規模レイトレイシングによる宇宙プラズマ波動エネルギ-の広領域空間構造の研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63420016
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 木村 磐根 京都大学, 工学部, 教授 (00025884)
• 研究分担者: 松尾 敏郎 京都大学, 工学部, 教務職員 (80109032) ; 大村 善治 京都大学, 超高層, 助教授 (50177002) ; 佐藤 亨 京都大学, 工学部, 講師 (60162450)
• キーワード: レイトレイシング / あけぼの衛星 / 磁気圏プラズマ分布 / 伝搬ベクトル測定 / ホイスラ-モ-ド波 / イオンサイクロトロン波 / グラフィックル-チン

研究概要

本研究課題は、これまでから当研究室で開発してきた地球磁気圏プラズマ中の電波の伝搬路を計算するレイトレイシング技術を更に発展させ、その応用として、1989年に打ち上げられた科学衛星あけぼので観測されたVLF、ELF波動現象の解釈、並びにこれを利用した地球磁気圏内のプラズマ密度のモデル作成を目的とした。成果の要点は以下の通りである。
1.VLF(ホイスラ-モ-ド)、およびELF(イオンサイクロトロンモ-ド)波動のレイトレイシング計算プログラムをワ-クステ-ションに移植し、同時にグラフィックル-チンを完成させて、種々の目的に応じて最も適当な表現で計算結果を表示し、ハ-ドコピ-を作成させるシステムを完成した。
2.あけぼの衛星のVLF波動観測結果に対する応用は次の2点である。
(a)ホイスラ-モ-ドのVLF観測では、特に電波航法用のオメガ局信号(10.2kHz)の磁気圏内での電磁界強度の空間分布、伝搬ベクトル方向の測定を広領域で連続的に行っているので、前記のレイトレイシングによる理論的な計算結果との比較が容易に行えた。この場合、電波の通路は磁気圏中のプラズマの空間分布に依存するので、衛星軌道上で測定された電子密度と矛盾しない磁気圏内のプラズマ分布モデルを作る方法を開発し、その結果得られた分布によりレイトレイシングを行い、観測により求められた伝搬ベクトル方向とがよく一致することを確認した。
(b)100Hz以下のELF帯の領域では、磁気赤道付近でのみ存在する電磁波放射があけぼの衛星で初めて発見された。この波動は、観測点でのヘリウム、酸素イオンのサイクロトロン周波数と密接に関係しており、イオンサイクロトロン波と解釈された。この解釈を理論的に確かめるために、赤道域に電磁波のエネルギ-源があるとしてELF波のレイトレイシングを行い、観測で得られた諸性質が旨く説明できることが分かった。

研究成果

• [文献書誌] I.Kimura,K.Hashimoto,I.Nagano,T.Okada,M.Yamamoto,T.Yoshino,H.Matsumoto,M Ejiri,and K.Hayashi: "VLF observations by the Akebono(EXOSーD)satellite" Journal of Geomagnetism and Geoelectricity. 42. 495-478 (1990)
• [文献書誌] 山本 正幸、木村 磐根、長野 勇、橋本 弘蔵、岡田 敏美、林 幹治、澤田 晃、伊藤 嘉彦、軒内 栄一: "あけぼの(EXOSーD)塔載VLF装置による初期観測結果" 宇宙科学研究報告. 25. 63-73 (1990)
• [文献書誌] I.Kimura,A.Wong,B.Chouinard,T.Okada,M.Mccarrick,I.Nagano,K.Hashimoto,R.Wuerker,M.Yamamoto and K.Ishida: "Satellite and ground observations of HIPAS VLF modulation" Geophysical Research Letters. 18. 309-312 (1991)
• [文献書誌] A.Sawada,Y.Kasahara,M.Yamamoto,I.Kimura,S.Kokubun and K.Hayashi: "ELF emissions observed by the EXOSーD satellite around the geomagnetic equatorial region" Geophysical Research Letters. 18. 317-320 (1991)
• [文献書誌] A.Sawada,Y.Kishi,M.Yamamoto,A.Sakurai,Y.Kasahara,and I.Kimura: "Propagation characteristics of Omega signals and their triggered emissions observed by EXOSーD satellite" Geophysical Research Letters. 18. 321-324 (1991)
• [文献書誌] M.Yamamoto,Y.Ito,Y.Kishi,A.Sawada,I.Kimura,I.Nagano,E.Kennai,T.Okada and K.Hashimoto: "κ vector measurements of VLF signals by the satellite EXOSーD" Geophysical Research Letters. 18. 325-328 (1991)