磁気圏カスプ領域におけるイオン加速・加熱機構の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13740287
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Toyama Prefectural University
• Principal Investigator: 三宅 壮聡 富山県立大学, 工学部, 助手 (10326077)
• Keywords: 極域 / ロケット実験 / プラズマ加速・加熱 / DC電場 / ELF帯波動 / 光電子放出 / アンテナ

Research Abstract

2000年12月に磁気圏カスプ領域におけるプラズマ加速・加熱機構の解明を目的とした観測ロケットSS-520-2が打ち上げられた。本研究では特に低周波波動による酸素イオンの加速・加熱機構の解明を目的としている。そのため我々の研究班は低周波電界観測器(EFD)をSS-520-2ロケットに塔載、0-50Hzの低周波波動の襯測・解析を行った。本研究の対象とする現象は二つあり、DC電場によるプラズマ加速及びELF波動による重イオン加熱である。今回のロケット実験では、カスプ領域を外れてロケットが飛翔したため、プラズマの加速・加熱現象は確認されていない。しかしDC電場解析の結果、南東から南西へ変化する約50mV/mの自然電場が確認された。これは重イオンを加速するような電場ではなく、極域に存在するコンベクション電場であると考えられる。そのため、E×Bドリフトの速度及び方向を求めたところ、速度は1500km/s、方向は北西から南東へ変化していることが明らかになった。この結果は学術論文として現在電子情報通信学会誌へ投稿中である。今後更に粒子データとの比較を行い、ドリフト方向と速度の対応を調べていく。一方、ELF波動の解析では、自然現象と思われるELF波動は確認されなかった。これは先に述べたようにロケットがカスプ領域を外れて飛翔しており、粒子観測からもイオンの加熱現象は確認されていないことから、妥当な結果であると言える。今回のロケット実験によって、直流電場・ELF波動のような低周波波動の観測において、光電子放出の影響が非常に強い事が確認された。これは今後のロケット・衛星観測において必ずクリアしなければならない問題である。今後、今回のロケット実験で得られた光電子放出のデータについて検討していく。更には光電子放出のアンテナへの影響を、粒子シミュレーションを用いて定量化することも視野に入れて研究を行う予定である。