雷放電による超高層大気の発光と電磁波放射過程の研究

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10304036
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 福西 浩 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90099937)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 村田 功 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (00291245) ; 高橋 幸弘 東北大学, 大学院・理学研究科, 講師 (50236329) ; 渡部 重十 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (90271577) ; 長野 勇 金沢大学, 工学部, 教授 (50019775) ; 坂野井 健 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80271857)
• Keywords: スプライト / エルブス / 雷放電 / 中間圏 / 熱圏 / 北陸 / 冬季雷 / スペクトル

Research Abstract

スプライトやエルブスなどの中層・超高層大気の発光現象は、雷雲-地上間の雷放電に起因する準静電場や電磁波で加熱された電子が大気分子・原子に衝突・励起することで発生すると推測されている。発光は、窒素分子とイオンの各バンドによる発光が支配的であると考えられているが、それらの励起エネルギーの違いを利用して、分子・原子に衝突する電子のエネルギー分布の推定が可能である。本研究では、1998年と1999年の7-8月に米国コロラド州で実施されたSPRITES'98及び99観測キャンペーンにおいて、2台のマルチアノードアレイフォトメータを用いたスペクトル観測を行い良質のデータを得た。本年度の解析の結果、スプライトでは全ての高度で発光初期に電子温度のピークを持ち、その値はキャロット型で3eVから25eV以上、カラム型で2eVから14eVまで達していることが分った。キャロット型では、全体としては低高度ほど高温になる傾向が見られるが、ヘアー領域とヘッド領域の境界ギャップで、12-20eVの空間的極大を持つことが明らかになった。本年度はまた、スプライト・ハローと呼ばれる、明確な構造を持たない円盤状の発光についても解析を行い、その発光強度及び電子温度の時間空間構造を調べた。日本における冬季観測は、2000年12月14-24日の期間に仙台市にある東北大学(38.15°N、140.51°E)において、また、2001年1月16-24日と1月29日-2月3日の期間に前橋市にある群馬大学(36.23°N、139.04°E)と仙台市東北大学の2ヵ所において実施した。その結果、1月23、29、30日の3晩にわたって太平洋上で発生したスプライト11例をIICCDによって観測した。エルブスはフォトメータによって30例捕らえられた。いずれの現象も、太平洋上の寒冷前線の活動に伴って発生している。

Research Products

• [Publications] H.Fukunishi et al.: "Occurrences of sprites and elves above the Sea of Japan near Hokuriku in winter"EOS Transactions. 80. F217 (1999)
• [Publications] A.Uchida et al.: "Energies of electrons for inducing elves estimated from N2 1P/2P ratio observation "EOS Transactions. 80. F225 (1999)
• [Publications] W.A.Lyons et al.: "Sprites'99 campaign highligghts at Yucca Ridge Field Station."EOS Transactions. 80. F216 (1999)