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高時間分解能の地上・衛星同時観測で解き明かす脈動オーロラの階層的周期構造の起源

通过高时间分辨率地面和卫星观测揭示了脉动极光的分层周期性结构的起源

基本信息

批准号：
20J12913
负责人：
川村勇貴
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Electro-Communications
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J12913/
关键词：
脈動オーロラ Pulsating aurora

项目摘要

脈動オーロラ(Pulsating Aurora: PsA)は、数秒から数十秒の変化(主脈動)の上に秒以下の細かい変動(内部変調)が重畳した階層的周期構造を有するディフーズオーロラの一種である。本研究では、複数地点に設置された高速光学観測機器を用いて、PsA の階層的周期構造の制御機構について議論する。本研究においては、上述の 4 地点において同時に活発な PsA が観測された 2018 年 3 月 15 日 00:30 -01:30 UT のイベントを解析に用いた。周波数解析の結果、主脈動の大部分は 4-8 秒であり、内部変調の周波数は 3 Hz に集中していた。また、全体の 43% が内部変調を有しており、その割合は高緯度側ほど低くなる傾向にあることも分かった。上記の結果を踏まえて、PsA の階層的周期構造の制御機構を議論するために、PsA 電子の磁気圏-電離圏間の移動時間を考慮に入れた上での PsA の時間変化の再現を行った。再現結果から、PsA 電子のエネルギーの多様性に起因する移動時間の分散が内部変調の速い変化を潰していることが示された。上述の結果から、PsA の階層的周期構造は磁気圏でのコーラス波動の強度変調を直接反映したものではなく、PsA 電子の磁気圏-電離圏間の移動時間の分散が加わって形成されていることが明らかとなった。この移動時間の分散は、PsA 電子のエネルギーに依存しており、仮にエネルギーの高い電子のみが PsA に寄与している場合には、分散の効果は小さくなり、内部変調が明確になることが予想される。このように、PsA 電子のエネルギーの多様性が、階層的周期構造を形成する上で、重要な役割を果たしていることが明らかとなった。さらに、この結果は内部変調の明確さが PsA 電子のエネルギーの指標として有用であることを示している。

Pulsating Aurora (PsA) is a periodic structure that varies from seconds to tens of seconds (main pulse) and from seconds to seconds (internal modulation). In this paper, we discuss the application of high speed optical measuring machine and the control mechanism of periodic structure of PsA in multiple locations. This study was conducted on March 15, 2018 at 00:30 - 01:30 UT and analyzed at the same time. The result of cycle analysis, the main pulse is mostly 4-8 seconds, and the internal modulation cycle is 3 Hz. 43% of the population has a tendency to shift from high latitude to low latitude. The above results are discussed in detail. The control mechanism of periodic structure of PsA layer is discussed. The time of movement between magnetic field and ionization field of PsA electron is considered. The reproduction results show that the dispersion of movement time and the change of speed of PsA electrons are caused by the diversity of PsA electrons. As a result, the periodic structure of the PsA layer is directly reflected by the intensity variation of the ratio of the magnetic field to the ionization field, and the dispersion of the movement time between the magnetic field and the ionization field of the PsA electron is increased. The dispersion of the movement time, the dependence of the generation of PsA electrons on the transmission of PsA electrons, the dispersion of PsA electrons, the dependence of PsA electrons on PsA electrons, the dependence of PsA electrons on PsA electrons, the transmission of P The diversity of the PsA electrons and the formation of the hierarchical periodic structure are important. The result is that PsA electron production index is clearly defined and useful.