Energetic electron precipitations and their impact to the middle atmosphere based on coordinated groundbased observations

点击翻译按钮获取中文摘要

惑星周辺の宇宙空間における高エネルギー粒子の生成・消失過程と、その高エネルギー粒子が惑星大気に及ぼす影響の理解は、太陽系の複数の惑星に跨る研究課題である。本研究は地球を対象に、放射線帯電子の大気への降下を引き起こす物理過程はなにか(課題A)、放射線帯電子の降下は中層大気に如何に影響を及ぼすか(課題B)、の二つの研究課題について実証的なアプローチにより取り組む。課題Aでは、放射線帯電子の降下を観測する低周波電波と低高度衛星、及びオーロラ・磁場の地上観測の連携により、放射線帯電子の散乱を担うホイッスラーモード波動と電磁イオンサイクロトロン(EMIC)波動を特定しながら大気への電子の損失を観測した。ホイッスラーモードコーラス波動の間欠的な発生により電子降下のバースト現象（マイクロバースト）が発生していること、電子降下が磁気嵐に発生頻度が高くなり、発生領域が朝側の偏ることを明らかにした。EMIC波動の発生が放射線帯外帯の損失と良い対応を示す事例について、地上多点観測、RBSP衛星、POES衛星、GNSS-TECを使った詳細な解析を行った結果、IPDPタイプのEMIC波動は発生域が放射線帯の外側から内側に動くことによって、幅広い領域で電子の損失を引き起こす可能性を指摘した課題Bでは、高エネルギー電子降下により中間圏で生じる電離と、電離による低周波電波伝搬の変調を、大気の電離モデルと電波伝搬モデルを用いて再現することに成功した。このモデル計算を用いて、EMIC波動による電子降下現象では、MeV帯の電子が大気に降り込んでいることを明らかにした。