2017 Fiscal Year Annual Research Report
Role of vertical coupling on the atmospheric escape from Mars
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15H03731
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
寺田 直樹 東北大学, 理学研究科, 准教授 (70470060)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関 華奈子 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (20345854)
藤本 正樹 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (30242811)
中川 広務 東北大学, 理学研究科, 助教 (30463772)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 磁気圏・電離圏 / 宇宙科学 / 超高層物理学 / 大気現象 / 惑星探査 / 大気重力波 / K-H不安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、火星のCO2の流出機構の中でも特に不確定性が大きい「電離圏CO2+の流出機構」を解明することを目的とする。特に、太陽風からの運動量輸送などの上側からの領域間結合と、大気重力波に起因する乱流拡散や大規模風速場の変化などの下側からの領域間結合の影響が、電離圏CO2+の流出に果たす役割を明らかにすることを目指している。計画3年目である平成29年度には、下層大気起源の重力波が超高層大気に及ぼす影響を明らかにするために、MAVEN衛星のNGIMSやIUVSの観測データを解析し、火星中間圏及び熱圏における大気重力波振幅の高度分布・緯度分布・経度分布・季節変動の観測結果を纏めるとともに、火星熱圏・外圏DSMCコードを用いて大気重力波がCO2密度の高度分布に及ぼす影響を定量評価した。鉛直波長が長い（200km以上の）大気重力波の伝搬・散逸が熱圏密度分布に及ぼす影響は大きく、高度150km以上における密度増加は、二酸化炭素(CO2)で20-30%、窒素(N2)で10-15%、酸素原子(O)で5-8%程度になることを明らかにした。本結果は、下層大気から伝搬する大気重力波が、上部熱圏におけるCO2の存在度および流出率を増加しうることを示すものである。太陽風から電離圏への運動量輸送については、MAVEN衛星のプラズマ総合観測に基づき、太陽風相互作用によって生じるプラズマ境界層位置の統計的特性を纏めて学術論文として公表した。太陽風-火星電離圏相互作用の多成分磁気流体力学コードへの粘性効果の組み込みにおいては、Bohm型異常粘性項とプラズマ分子粘性項を用いて現象論的にコードに組み込み、各粘性項の大きさを変化させた計算を多数回実行してパラメータ依存性を纏め、太陽風からの運動量輸送が電離圏イオンの流速と流出率に及ぼす影響を定量的に評価した。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(33 results)
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[Journal Article] Statistical Study of Relations Between the Induced Magnetosphere, Ion Composition, and Pressure Balance Boundaries around Mars Based on MAVEN Observations2017
Author(s)
Matsunaga, K., K. Seki, D. Brain, T. Hara, K. Masunaga, J. P. McFadden, J. Halekas, D. Mitchell, C. Mazelle, J. Esplay, J. Gruesbeck, and B. M. Jakosky
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Journal Title
Journal of Geophysical Research Space Physics
Volume: 122
Pages: 9723～9737
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] On the origins of magnetic flux ropes in near-Mars magnetotail current sheets2017
Author(s)
Hara, T., Y. Harada, D. L. Mitchell, G. A. Dibraccio, J. Espley, D. A. Brain, J. S. Halekas, K. Seki, J. G. Luhmann, J. P. McFadden, C. Mazelle, B. M. Jakosky
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Journal Title
Geophysical Research Letters
Volume: 44
Pages: 7653～7662
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Solar energetic electron penetration into the Martian atmosphere observed by MAVEN2017
Author(s)
Seki, K., T. Hara, D. A. Brain, R. J. Lillis, N. Terada, D. E. Larson, D. L. Mitchell, J. R. Espley, J. E. P. Connerney, J. G. Luhmann, N. M. Schneider, S. K. Jain, and B. M. Jakosky
Organizer
International Conference on Mars Aeronomy 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] MAVEN/NGIMS observations and full-particle DSMC modeling of gravity waves in the Martian upper thermosphere2017
Author(s)
Terada, N., K. Terada, H. Nakagawa, S. Maeda, F. Leblanc, A. S. Medvedev, E. Yigit, T. Kuroda, T. Hara, S. L. England, H. Fujiwara, K. Seki, P. R. Mahaffy, M. Elrod, M. Benna, J. Grebowsky, and B. M. Jakosky
Organizer
JpGU-AGU Joint Meeting 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Global distribution of gravity waves activity in Mars' lower thermosphere derived from MAVEN/IUVS stellar occultations and analyzed using two Martian General Circulation Models2017
Author(s)
Nakagawa, H., A. S. Medvedev, T. Kuroda, E. Yigit, N. Terada, K. Terada, H. Fujiwara, C. Mockel, P. Hartogh, K. Seki, H. Groller, R. V. Yelle, F. Montmessin, N. M. Schneider, J. I. Deighan, S. Jain, S. L. England, and B. M. Jakosky
Organizer
JpGU-AGU Joint Meeting 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Solar energetic electron penetration into the Martian upper atmosphere observed by MAVEN2017
Author(s)
Seki, K., T. Hara, D. A. Brain, R. J. Lillis, N. Terada, D. E. Larson, D. L. Mitchell, J. R. Espley, J. E. P. Connerney, J. G. Luhmann, N. M. Schneider, S. K. Jain, and B. M. Jakosky
Organizer
JpGU-AGU Joint Meeting 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] DSMC simulations of internal gravity waves propagating and dissipating in the Martian upper thermosphere and exosphere2017
Author(s)
Terada, K., N. Terada, A. S. Medvedev, E. Yigit, H. Nakagawa, K. Seki, T. Kuroda, H. Shinagawa, H. Fujiwara, and Y. Kasaba
Organizer
JpGU-AGU Joint Meeting 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Dense cold ion outflow observed in the Martian induced magnetotail by MAVEN2017
Author(s)
Inui, S., T. Namekawa, K. Seki, S. Sakai, K. Matsunaga, D. A. Brain, J. P. McFadden, J. S. Halekas, D. L. Mitchell, J. E. P. Connerney, and B. M. Jakosky
Organizer
JpGU-AGU Joint Meeting 2017
Int'l Joint Research
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[Presentation] Thermospheric Perturbations at Mars, Venus, and Earth: Solar Wind or Lower Atmosphere Forcing?2017
Author(s)
Terada, N., K. Terada, H. Nakagawa, F. Leblanc, A. S. Medvedev, E. Yigit, T. Kuroda, T. Hara, S. L. England, H. Fujiwara, K. Seki, P. R. Mahaffy, M. Elrod, M. Benna, J. Grebowsky, and B. M. Jakosky
Organizer
Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 14th Annual Meeting
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 火星下部熱圏における大気重力波の季節変動2017
Author(s)
Nakagawa, H., A. S. Medvedev, T. Kuroda, E. Yigit, N. Terada, K. Terada, H. Fujiwara, K. Seki, P. Hartogh, H. Groller, R. V. Yelle, F. Montmessin, N. M. Schneider, J. I. Deighan, S. Jain, S. L. England, and B. M. Jakosky
Organizer
地球電磁気・地球惑星圏学会第142回総会および講演会
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[Presentation] MAVEN観測に基づく太陽風電場と地殻磁場が火星からの重イオン流出に与える影響の統計的研究2017
Author(s)
Inui, S., K. Seki, S. Sakai, K. Matsunaga, D. A. Brain, J. P. McFadden, T. Hara, J. S. Halekas, D. L. Mitchell, J. E. P. Connerney, and B. M. Jakosky
Organizer
地球電磁気・地球惑星圏学会第142回総会および講演会
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