地球型惑星の比較に基づく惑星大気・宇宙環境に固有磁場強度が与える影響に関する研究

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本研究は、大気を持つ地球型惑星の比較に基づき、惑星大気・宇宙環境の理解に向けた２つの重要な要素（宇宙空間への大気散逸と内部磁気圏の形成）に、固有磁場強度が与える影響を解明することを目的としている。そのために、独自の多成分MHDモデルと内部磁気圏モデルを観測との比較を通して改良するとともに、多流体MHDモデルを新たに開発する。開発したモデルを用いて３つの主要課題(1.大気散逸の質量依存性、2.内部磁気圏形成の影響、3. 固有磁場強度による大気散逸機構の変化)を系統的に整理し、固有磁場強度が惑星大気・宇宙環境に与える影響を明らかにすることを目的としている。以下では2021年度の主な成果を報告する。・FAST衛星による観測データの統計解析に基づき、電子降り込みやプラズマ波動によるエネルギーインプットに、電離圏からのイオン流出がどのように応答するかを調べ、太陽天頂角依存性を明らかにするとともに、モデルの境界条件としても使用可能な経験モデルを構築した。・地球内部磁気圏における「あらせ」衛星による異なるイオン種(H+, He++, He+. O++, O+)の観測データ解析から、磁気圏尾部での磁場形状の双極子化に伴って、荷数の低い重イオンが選択的に加熱されることを明らかにした。・火星大気への太陽高エネルギー粒子の降り込みによるオーロラ発光のモデル研究により、従来考えられていた電子だけではなく陽子の降り込みが火星diffuseオーロラに寄与することが示された。・太陽風ー非磁化惑星相互作用による大気散逸研究を進めるための多流体MHDモデル、および、火星・金星型のCO2大気に応用可能な熱圏モデルの両方の開発に着手し、初期結果を得た。