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。

脉动极光（PSA）是一种具有分层周期性结构的弥漫性极光，在该结构中，在几秒钟到几秒钟到几秒钟的变化（主脉冲）上，较高的罚款变化（内部调制）叠加在变化（主脉冲）上。在这项研究中，我们讨论了使用在多个位置安装的高速光学观察设备来控制PSA分层周期结构的机制。在这项研究中，该事件在2018年3月15日的00:30 -01：30 UT，在上述四个点上观察到了主动PSA，用于分析。频率分析表明，主要脉动的大多数为4-8秒，内部调制频率浓缩为3 Hz。还发现总数的43％具有内部调制，并且这种速率往往较高的纬度。基于上述结果，为了讨论控制PSA的分层周期结构的机制，我们考虑了PSA电子的磁层离子层旅行时间，我们再现了PSA的时间变化。繁殖结果表明，由于PSA电子的能量多样性引起的旅行时间的分散会抑制内部调制的快速变化。从上述结果可以明显看出，PSA的层次周期结构不能直接反映磁层中合唱波的强度调节，而是通过添加磁层和PSA电子电离层之间的行进时间的分散体而形成的。旅行时间的分散体取决于PSA电子的能量，如果只有高能电子对PSA的贡献，则分散效果将很小，并且内部调节将很明显。因此，已经揭示了PSA电子的能量多样性在形成层次定期结构中起重要作用。此外，结果表明，内部调制的清晰度可作为PSA电子能量的指标。