南北極冠域の地磁気・オーロラ観測による磁気圏境界現象の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12573007
• 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): 坂野井 健 東北大学, 大学院・理学研究科, 助手 (80271857) ; 高橋 幸弘 東北大学, 大学院・理学研究科, 講師 (50236329) ; 岡野 章一 東北大学, 大学院・理学研究科, 教授 (10004483) ; 田口 真 国立極地研究所, 助教授 (70236404) ; 山岸 久雄 国立極地研究所, 教授 (20132714)
• Keywords: Magnetic Impulse Event / Treveling Convection Vortex / プロトンオーロラ / 沿磁力線電流 / カスプ / 太陽風不連続 / 昼側磁気圏 / 磁力計ネットワーク

Research Abstract

今年度、データセットの充実したMIEの詳細な事例解析を2列行い、MIEを引き起こす太陽風不連続構造自体の性質が、MIEを解明する上の重要な要素であることが新たに明らかとなった。まず、複数の太陽風モニター衛星データから太陽風不連続面の傾きを決定する手法を確立し、衛星から磁気圏までの正確な到達時間を求めることに成功した。更に、MIEの起源と同定した太陽風不連続構造は接続型不連続で内向きの電場を有し、bow shockと長時間相互作用するという特殊な性質を有することが明らかになった。磁気圏境界面上で相互作用する場所が特定できるため、太陽風データからMIEの発生位置を推定できる可能性も高く、今後これらの特徴を統計的に確認する予定である。また、これまでは主に定性的な説明によってMIE発生メカニズムの論議がなされてきたが、定量的に説明できるかどうかの検討は殆どなされていないことから、MIEを再現するモデル計算の開発を行った。モデル計算では、電流の連続の式から磁気圏電流につながる電離圏電流を求め、ビオサバール則から磁場変化を計算し、観測データと合わせ込むことで種々の物理量を得る。このモデル計算を用いて地上磁力計データから導出した電流量と静止軌道衛星磁場データから導出した電流量の比較、また、南北の磁力計ネットワークを用いた南北半球における等価対流パターンの解析方法と組み合わせることで、磁気圏電離圏間に流れる3次元的な電流系、電離圏へのエネルギー流入量、アルベン波の伝播過程等を調べることが可能となった。
更に、カスプ領域にある北極圏スバールバルに設置されたプロトン全天イメージャーの改良および継続的光学観測を実施した。また、プロトンオーロラ解析プログラムを改善することにより時間空間変化を伴う発光強度の定量的な議論が可能となった。これより、夕方側高緯度領域において準周期的なプロトンオーロラ発光現象や、太陽風磁場変化によるプロトンオーロラ発光領域の低緯度側への移動などのローカルな現象をとらえること成功した。

Research Products

• [Publications] Ryuho Kataoka: "Magnetic Impulse Event : A detailed case study of extended ground and space observations"Journal of Geophysical Research. 106・A11. 25873-25889 (2001)
• [Publications] Ryuho Kataoka: "Model calculation of global magnetic disturbances due to magnetic impulse events"EOS Transaction, American Geophysical Union. 82・47. F1057-F1057 (2001)