Study on thermal plasma characteristics using ray tracing and collaborative observation data from Arase and ground stations

利用射线追踪以及 Arase 和地面站的协作观测数据研究热等离子体特性

• 批准号: 21H01146
• 负责人: 笠原 禎也
• 金额: $ 10.32万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01146/
• 关键词: プラズマ波動; 熱的プラズマ; あらせ衛星; イオンサイクロトロン波; レイトレイシング

磁気圏プラズマの大勢を占める熱的プラズマは、地球内部磁気圏の電磁特性を決める重要な役割を果たすが、現在の衛星観測技術では実測困難である。本研究課題は、熱的イオンの密度・組成に依存して伝搬特性が変化するプラズマ波（EMIC波）に着目し、磁気圏内の熱的イオンの特性解明をめざしている。初年度は、科学衛星「あらせ」による内部磁気圏内のイオンサイクロトロン（EMIC)波の空間分布や周波数特性を、あらせ衛星で観測されたEMICイベントを対象に、その統計的性質の解明を進めた。さらに、あらせ、Van Allen Probes、地上観測網の3点で同時観測されたEMIC波を詳細解析し、このEMIC波が特定の磁力性に沿った極めて狭い領域を通って地上に伝搬していることを明らかにした。一方、科学衛星による電界強度計測は、周辺プラズマ環境によって変化するため、あらせ機上で定期的に実施している強度較正用データの解析を行うとともに、あらせ・Van Allen Probes両衛星で同時観測されたVLF帯波動について強度比較を行い較正結果の妥当性を確認した。今後、衛星上で観測されたEMIC波の伝搬方向を解析するには、前述の精密なデータ較正に加え、観測データに混入する衛星由来の雑音を考慮した到来方向推定手法を確立する必要がある。同問題に対し、経年変化によって搭載センサ間の雑音特性にばらつきが生じた場合を想定した到来方向推定アルゴリズムを新たに考案し、その性能を疑似データを用いて検証した。

The magnetic field of the earth is very important for the determination of the electromagnetic properties of the earth's internal magnetic field. This research topic is to clarify the dependence of thermal density and composition on thermal characteristics of electromagnetic waves (EMIC waves) and thermal characteristics of magnetic fields. In the early years, scientific satellites were used to investigate the spatial distribution and cyclic wavenumber characteristics of EMIC waves in the internal magnetic field. 3-point simultaneous measurement of EMIC waves by Van Allen Probes, ground survey network, and detailed analysis of EMIC waves along specific magnetic fields. To confirm the appropriateness of the results of the measurement of electrical field intensity by satellite and scientific satellite, and the comparison of the intensity with the analysis of VLF frequency ratio by satellite and satellite. In the future, it is necessary to establish a method for estimating the arrival direction of the satellite by considering the origin of the satellite and the detection of the EMIC wave. The same problem, the same problem.

项目成果

The influence of EMIC (ElectroMagnetic Ion Cyclotron) wave-interaction on energetic protons in the magnetosphere using Arase observations

使用 Arase 观测，EMIC（电磁离子回旋加速器）波相互作用对磁层中高能质子的影响

• 发表时间: 2021
• 作者: Jun;C.-W.;Y. Miyoshi;S. Nakamura;S. Imajo;M. Shoji;C. Yue;J. Bortnik;L. Lyons;Y. Kasahara;Y. Kasaba;F. Tsuchiya;A. Kumamoto;S. Matsuda;K. Asamura;I. Shinohara;A. Matsuoka
• 通讯作者: A. Matsuoka

プラズマ波動の分散関係に基 づいた伝搬方向推定手法の検討とあらせ衛星観測データへの適用

基于等离子体波色散关系的传播方向估计方法及其在Arara卫星观测数据中的应用研究

• 发表时间: 2021
• 作者: 古俣 圭佑;笠原 禎也;田中 裕士;松田 昇也;太田 守;土屋 史紀;熊本 篤志;松岡 彩子
• 通讯作者: 松岡 彩子

FPGA を用いた帯域分割型ス ペクトルマトリクス演算モジュールの開発

利用FPGA开发分带光谱矩阵计算模块

• 发表时间: 2021
• 作者: 川合 真広;笠原 禎也
• 通讯作者: 笠原 禎也

Ray tracing study on magnetospheric propagation and ionospheric exit point of multiple VLF conjugate events between Arase and Kannuslehto, Finland

芬兰Arase和Kannuslehto之间多次VLF共轭事件磁层传播和电离层出口点的射线追踪研究

• 发表时间: 2021
• 作者: C. Martinez-Calderon;Y. Katoh;O. Santolik;M. Hanzelka;J. K. Manninen;Y. Kasahara;S. Matsuda;A. Kumamoto;F. Tsuchiya;A. Matsuoka;I. Shinohara;M. Kitahara;S. Nakamura;K. Shiokawa;Y. Miyoshi
• 通讯作者: Y. Miyoshi

A Statistical Study of the Solar Wind Dependence of Multi‐Harmonic Toroidal ULF Waves Observed by the Arase Satellite

• DOI: 10.1029/2021ja029840
• 发表时间: 2021-12
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Space Physics
• 作者: K. Yamamoto;K. Seki;A. Matsuoka;S. Imajo;M. Teramoto;M. Kitahara;Y. Kasahara;A. Kumamoto;F. Tsuchiya;M. Shoji;S. Nakamura;Y. Miyoshi;I. Shinohara