放射線帯マルチスケールシミュレーションによる相対論的電子の輸送加速過程の研究

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23340146
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 三好 由純 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (10377781)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 齊藤 慎司 名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (60528165)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 放射線帯 / 粒子輸送 / 粒子加速 / シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、放射線帯外帯全体のマクロなダイナミクスとプラズマ波動との共鳴相互作用によるミクロな素過程を同時に解き進めるマルチスケールシミュレーションを新たに開発し、輸送・加速の非線形過程が外帯電子のグローバルな分布にどのような影響があるかを明らかにすることを目的とする。
最終年度の本年度は、観測との比較を集中的に行った。得られた成果は以下である。
(1) 脈動オーロラに伴って数百keVの電子が散乱される様子について、人工衛星、地上観測および本研究で開発したシミュレーションを組み合わせた研究を行った。その結果、コーラスと呼ばれるプラズマ波動が、数keVから数百keVまでの広いエネルギー帯を同時に散乱させることが明らかになった。この結果は、投稿論文として報告された。
(2) 開発されたコードを用いて、非線形波動粒子相互作用についての長時間計算を行った。その結果、コーラスによって電子が長時間加速を受けた場合に、その分布関数の時間発展は準線形からはずれたものとなることが明らかになった。この結果は、2016年度に行われる国際会議において招待講演として報告される。
(3)昨年度に引き続き グローバルMHDシミュレーションとテスト粒子計算の結合計算を実施し、太陽風動圧の急増に伴って磁気圏を伝搬するFastモード波動が、特定のエネルギーの電子を選択的に加速し、その様相はL値によって異なることを示した。同様の事例が、米国のVan Allen Probes衛星で観測されており、その比較検討を実施している。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Energetic electron precipitation associated with pulsating aurora: EISCAT and Van Allen Probes observations (2015)
  • Author(s): Miyoshi, Y., S. Oyama, S. Saito, H. Fujiwara, R. Kataoka, Y. Ebihara, C. Kletzing, G. Reeves, O. Santolik, M. Cliverd, C. Rodger, E. Turunen, and F. Tsuchiya
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 120 Pages: 1
  • DOI: 10.1029/2014JA020690
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Variations of nitric oxide in the mesosphere and lower thermosphere over Antarctica associated with a magnetic storm in April 2012 (2014)
  • Author(s): Isono, Y., A. Mizuno, T. Nagahama, Y. Miyoshi, T. Nakamura, R. Kataoka, M. Tsutsumi, M. Ejiri, H. Fujiwara, and H. Maezawa
  • Journal Title: Geophys. Res. Lett. Volume: 41 Pages: 1
  • DOI: 10.1002/2014GL059360
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ground-based observations of nitric oxide in the mesosphere and lower thermosphere over Antarctica in 2012-2013 (2014)
  • Author(s): Isono, Y., A. Mizuno, T. Nagahama, Y. Miyoshi, T. Nakamura, R. Kataoka, M. Tsutsumi, M. Ejiri, H. Fujiwara, H. Maezawa, and M. Uemura
  • Journal Title: J. Geophys. Res. Volume: 119 Pages: 1
  • DOI: :10.1029/2014JA019881
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Precipitation Loss and Nonlinear Acceleration of Broadband Energetic Electrons by Whistler Chorus Waves (2015)
  • Author(s): S. Saito and Y. Miyoshi
  • Organizer: AGU Joint Assembly
  • Place of Presentation: カナダ・モントリオール
  • Year and Date: 2015-05-07 – 2015-05-07
  • Invited
• [Presentation] Common characteristics of the pulsating aurora electrons and relativistic electron microbursts: Satellite observations and simulation (2015)
  • Author(s): Y. Miyoshi, S. Saito, S. Kurita, S. Oyama, M. Hirahara, K. Asamura, T. Sakanoi, and S. Kanekal
  • Organizer: Inner Magnetosphere Coupling III
  • Place of Presentation: 米国・ロスアンジェルス
  • Year and Date: 2015-03-23 – 2015-03-27
• [Presentation] Relativistic electron acceleration by whistler chorus elements including de-trapping effect (2014)
  • Author(s): 齊藤 慎司、三好 由純、関華奈子
  • Organizer: 第136回地球電磁気・地球惑星圏学会
  • Place of Presentation: キッセイ文化ホール
  • Year and Date: 2014-11-01 – 2014-11-01
• [Presentation] Radiation Belt Storms (2014)
  • Author(s): Y. Miyoshi and R. Kataoka
  • Organizer: AOGS 2014
  • Place of Presentation: 札幌
  • Year and Date: 2014-07-28 – 2014-08-01
  • Invited