ジオスペース可視化への挑戦: ジオスペースX線撮像シミュレーション

地理空间可视化的挑战：地理空间 X 射线成像模拟

• 批准号: 20K20945
• 负责人: 三好 由純
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K20945/
• 关键词: ジオスペース撮像; X線; 太陽風磁気圏相互作用; シミュレーション

地球周辺の宇宙空間であるジオスペースは、太陽風と地球磁場との相互作用によって形成されており、磁気圏や電離圏などのプラズマ領域から構成されている。従来、ジオスペースは人工衛星の「その場」での観測によって研究が進められてきた。しかし、他の天体とは異なり、ジオスペースを可視化するための手段が知られていなかったため、ジオスペースの全体像を可視化することは不可能と考えられてきた。しかし、太陽風に含まれている多価の酸素イオンが地球の外圏大気（ジオコロナ）と電荷交換反応を行う際に放射されるX線が発見され、そのX線撮像を通したジオスペース撮像に向けた人工衛星計画等が進んでいる。本研究では、このX線によるジオスペースの可視化を実現する可能性を追求し、その定量的な評価を行うために、独自の電磁流体力学計算にもとづくジオスペース全体のシミュレーションを実施した。さらにジオコロナのモデルと組み合わせた計算によって、O7+イオンがジオコロナと電荷交換反応を起こす際に放射されるX線の計算を行った。その結果、昼側磁気圏シース領域で強いX線の放射が確認され、このX線放射を観測することで昼側磁気圏の可視化が可能であることが示された。さらに、太陽風のプラズマβが低い場合には、このX線放射が、昼側のリコネクション領域からのプラズマフローの運動を反映していることが明らかになり、将来、昼側磁気圏のリコネクション領域の撮像が可能になる可能性が指摘された。これらの結果は学会、ならびに学術雑誌（Matsumoto and Miyoshi, Geophs. Res. Lett., 2022)で報告された。

Earth week 辺 の space で あ る ジ オ ス ペ ー ス は, solar wind と earth's magnetic field と の interaction に よ っ て form さ れ て お り, magnetic 気 sha-lu や ionization sha-lu な ど の プ ラ ズ マ field か ら constitute さ れ て い る. 従, ジ オ ス ペ ー ス artificial satellite の は "そ の field" で の 観 measuring に よ っ て research が into め ら れ て き た. し か し objects, he の と は different な り, ジ オ ス ペ ー ス を visualization す る た め の means が know ら れ て い な か っ た た め, ジ オ ス ペ ー ス の all like を visualization す る こ と は impossible と exam え ら れ て き た. し か し, solar wind に ま れ て い る more 価 の acid element イ オ ン が sha-lu beyond the earth の 気 (ジ オ コ ロ ナ) と charge exchange the 応 を line う interstate に radiation さ れ る X-ray が 発 see さ れ, そ の X-ray pinch of like を し た ジ オ ス ペ ー ス pinch of like に to け た artificial satellite project が into ん で い る. This study で は, こ の X-ray に よ る ジ オ ス ペ ー ス の visualization を be presently す る possibility を し, そ の な of quantitative evaluation of 価 を line う た め に mechanical calculation, alone の electric magnetic に も と づ く ジ オ ス ペ ー ス all の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を be applied し た. さ ら に ジ オ コ ロ ナ の モ デ ル と group み close わ せ た computing に よ っ て, O7 + イ オ ン が ジ オ コ ロ ナ と charge exchange the 応 を up こ す interstate に radiation さ れ る X-ray line の calculation を っ た. そ の results, dayside magnetic 気 sha-lu シ ー で strong い ス field X-ray radiation が の confirm さ れ, こ の X-ray radiation を 観 measuring す る こ と で dayside magnetic 気 sha-lu の visualization が may で あ る こ と が shown さ れ た. さ ら に, solar wind の プ ラ ズ マ low beta が い occasions に は, こ の X-ray radiation が, dayside の リ コ ネ ク シ ョ ン field か ら の プ ラ ズ マ フ ロ ー の movement を reflect し て い る こ と が Ming ら か に な り, in the future, dayside magnetic 気 sha-lu の リ コ ネ ク シ ョ の ン field may pinch of like が に な る possibility が blame さ れ た. Youdaoplaceholder0 れら れら results: the で society, ならびに academic 雑 (Matsumoto and Miyoshi, Geophs. Res. Lett., 2022)で report された.

项目成果

GEO-X (GEOspace x-ray imager)

GEO-X（GEOspace X 射线成像仪）

• DOI: 10.1117/12.2629107
• 发表时间: 2022
• 期刊: SPIE
• 作者: Ezoe Yuichiro;Funase Ryu;Nagata Harunori;Miyoshi Yoshizumi;Nakajima Hiroshi;Mitsuishi Ikuyuki;Ishikawa Kumi;Kawabata Yosuke;Nakajima Shintaro;Kamps Landon;Numazawa Masaki;Yoneyama Tomokage;Hagino Kouichi;Matsumoto Yosuke;Hosokawa Keisuke;Kasahara Satoshi
• 通讯作者: Kasahara Satoshi

Soft X‐Ray Imaging of Magnetopause Reconnection Outflows Under Low Plasma Beta Solar Wind Conditions

低等离子体 Beta 太阳风条件下磁顶重联流出的软 X 射线成像

• DOI: 10.1029/2022gl101037
• 发表时间: 2022
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Matsumoto Yosuke;Miyoshi Yoshizumi
• 通讯作者: Miyoshi Yoshizumi

Numerical modeling of soft X-ray emission around the magnetosphere under various solar wind conditions

各种太阳风条件下磁层周围软X射线发射的数值模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: 南條壮汰;穂積裕太;細川敬祐;片岡龍峰;三好由純;大山伸一郎;尾崎光紀;塩川和夫;栗田怜;勝田 哲ほか;藤谷渉，川崎教行，永島一秀，圦本尚義，はやぶさ２初期分析 化学分析チーム，はやぶさ２初期分析 コアメンバー;Yosuke Matsumoto and Yoshizumi Miyoshi
• 通讯作者: Yosuke Matsumoto and Yoshizumi Miyoshi

Soft-X ray emissions from Geospace: Possible science objectives of GEO-X

地球空间的软 X 射线发射：GEO-X 可能的科学目标

• 发表时间: 2021
• 作者: 三好 由純;松本 洋介;江副 祐一郎
• 通讯作者: 江副 祐一郎

GEO-Xミッションに向けた磁気圏グローバルMHDシミュレーションモデルの開発

为GEO-X任务开发磁层全球MHD模拟模型

• 发表时间: 2021
• 作者: 松本洋介;三好由純
• 通讯作者: 三好由純