プラズマ波動による放射線帯電子消失機構の解明

等离子体波引起的辐射带电子消失机制的阐明

• 批准号: 20J13355
• 负责人: 平井 あすか
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 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-20J13355/
• 关键词: 電磁イオンサイクロトロン波動; 放射線帯; 磁気嵐; 波動粒子相互作用

本研究は、電磁イオンサイクロトロン（EMIC）波動による放射線帯電子消失現象の解明のため、(1)EMIC波動による電子の散乱機構の実証と、(2)EMIC波動が放射線帯電子の消失に及ぼす寄与の定量的評価を目的とした。(1)2016年から2018年に渡り、EMIC波動と相対論的電子降下の統計解析を行った。EMIC波動は、カナダ・アサバスカの誘導磁力計で、電子降下イベントは、米国から送信されアサバスカで受信されるVLF帯電波により観測された。電子降下を伴うEMIC波動は夕方側に局在し、磁気嵐主相のサブストーム時にプラズマ圏内で発生する傾向を示した。これらの結果は、リングカレントと高密度プラズマの重複領域で発生するEMIC波動が電子降下を引き起こすことを示しており、高密度プラズマ領域でEMIC波動による電子の共鳴エネルギーが減少するという理論的予測が観測により実証された。(2)地上-衛星複合観測を用いて、2017年4月19日の磁気嵐中に発生した、周波数が上昇する特徴を持つIPDPタイプEMIC波動の事例解析を行った。EMIC波動の観測から、周波数上昇の原因が波動発生領域の地球向きの移動であることを示した。波動の発生領域とプラズマポーズの位置関係を調べた結果、磁気圏内の対流電場の増大が発生領域の内側への移動を引き起こしたことを示した。また、この期間の放射線帯外帯の相対論的電子の位相空間密度が減少した領域とエネルギーは、EMIC波動発生領域の移動範囲及び共鳴エネルギーと矛盾しないことを示した。これは、EMIC波動が磁気嵐主相中の放射線帯外帯の消失に寄与する可能性があることを示している。本研究により、(1)散乱機構の理論的予測のうち、散乱領域に関する観測的な実証、(2)放射線帯電子の消失に対するEMICの寄与について、消失領域とエネルギーについての定量的検証を達成した。

は, this study electromagnetic イ オ ン サ イ ク ロ ト ロ ン (EMIC) wave に よ る radiation 帯 electronic disappear phenomenon の interpret の た め, (1) the EMIC fluctuations に よ る electronic の scattered institutions の be と, (2) the EMIC fluctuations が radiation 帯 electronic の disappear に and ぼ す send の quantitative evaluation 価 を purpose と し た. (1) In 2016, ら ら; in 2018, に. The electron drop in the corresponding theory of <s:1> and EMIC fluctuations と. Statistical analysis of を rows った. EMIC は fluctuations, カ ナ ダ · ア サ バ ス カ の induction magnetometer で, electronic lowered イ ベ ン ト は, m か ら messenger さ れ ア サ バ ス カ で trusted さ れ る VLF 帯 waves に よ り 観 measuring さ れ た. Electronic lowered を with う EMIC fluctuations は evening party side に bureau in し, magnetic 気 haze main phase の サ ブ ス ト ー ム when に プ ラ ズ マ in sha-lu で 発 raw す る tendency を shown し た. こ れ ら の results は, リ ン グ カ レ ン ト と high-density プ ラ ズ マ の repeating field で 発 raw す る EMIC fluctuations が electronic lowered を lead き up こ す こ と を shown し て お り, high-density プ ラ ズ マ field で EMIC fluctuations に よ る electronic の resonance エ ネ ル ギ ー が reduce す る と い う theory to measure が 観 measuring に よ り card be さ れ た. (2) the ground - satellite compound 観 を measurement with い て, April 19, 2017 の magnetic 気 haze in に 発 raw し た, cycle for rising が す る, 徴 を hold つ IPDP タ イ プ EMIC fluctuations の example analytical line を っ た. The EMIC fluctuation 観 measures the ら, the cause of the increase in frequency が, the field where the fluctuation occurs <e:1>, the movement of the earth towards the <s:1> <e:1> である とを とを indicates the た. Volatility の 発 raw field と プ ラ ズ マ ポ ー ズ の place masato is を べ た results, magnetic 気 in sha-lu の flow field の raised large seaborne が 発 の raw field inside へ の mobile を lead き こ し た こ と を shown し た. ま た, こ の の during radiation outside 帯 帯 の phase theory of seaborne electronic の phase space density が reduce し た field と エ ネ ル ギ ー は fluctuations, EMIC 発 の raw field moving van 囲 and び resonance エ ネ ル ギ ー と contradiction し な い こ と を shown し た. The disappearance of the outer band of the <s:1> radiation band in the main phase of the <s:1> magnetic atmosphere mist caused by the <s:1> fluctuation が に is associated with the する possibility that the がある とを とを とを とを indicates that the て る る る る is る. This study に よ り, (1) scattered agencies の theory to measure の う ち, scattered fields に masato す る な 観 measured be certificate, (2) radiation 帯 electronic の disappear に す seaborne る EMIC の send に つ い て, disappear と エ ネ ル ギ ー に つ い て の quantitative 検 pass を reached し た.

项目成果

Properties of EMIC waves observed by Van Allen Probes and ground-based magnetometers during relativistic electron precipitation

相对论电子沉淀过程中范艾伦探针和地面磁力计观测到的 EMIC 波的特性

• 发表时间: 2021
• 作者: A. Hirai;F. Tsuchiya;T. Obara;Y. Kasaba;Y. Katoh;H. Misawa;K. Shiokawa;Y. Miyoshi;C.-W. Jun;S. Kurita;M. Connors;and A. Hendry
• 通讯作者: and A. Hendry

Statistical Study of EMIC Wave-Related Electron Precipitation: Ground-Based Magnetometer and Subionospheric VLF-LF Radio Measurements

EMIC 波相关电子沉淀的统计研究：地基磁力计和亚电离层 VLF-LF 无线电测量

• 发表时间: 2020
• 作者: Taichi Igarashi;Yoshiaki Kato;Hiroyuki R. Takahashi;Ken Ohsuga;Yosuke Matsumoto;RyojiMatsumoto;A.Hirai,F.Tsuchiya,T.Obara,Y.Kasaba,Y.Katoh,H.Misawa,K.Shiokawa,Y.Miyoshi,S.Kurita,Martin Connors
• 通讯作者: A.Hirai,F.Tsuchiya,T.Obara,Y.Kasaba,Y.Katoh,H.Misawa,K.Shiokawa,Y.Miyoshi,S.Kurita,Martin Connors

Energetic electron precipitation associated with pulsating aurora: Statistical analysis of sub-ionospheric VLF radio propagation

与脉动极光相关的高能电子降水：亚电离层甚低频无线电传播的统计分析

• 发表时间: 2020
• 作者: Toba Yoshiki;Brusa Marcella;Liu Teng;Buchner Johannes;Terashima Yuichi;Urrutia Tanya;Salvato Mara;Akiyama Masayuki;Arcodia Riccardo;Goulding Andy D.;Higuchi Yuichi;Inoue Kaiki T.;Kawaguchi Toshihiro;Lamer Georg;Merloni Andrea;Nagao Tohru;Ueda Yoshihiro;Na;F. Tsuchiya,A. Hirai,Y. Miyoshi,K. Shiokawa,H. Ohya,M. Ozaki,Y. Kasahara,A. Kumamoto,M. Connors,T. Obara,H. Misawa,I. Shinohara
• 通讯作者: F. Tsuchiya,A. Hirai,Y. Miyoshi,K. Shiokawa,H. Ohya,M. Ozaki,Y. Kasahara,A. Kumamoto,M. Connors,T. Obara,H. Misawa,I. Shinohara

Energetic electron precipitations associated with pulsating aurora: statistical analysis of low altitude satellite and VLF subionospheric propagation

与脉动极光相关的高能电子降水：低空卫星和甚低频亚电离层传播的统计分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Bandholnopparat K.;Sato M.;Adachi T.;Ushio T.;Takahashi Y.;池田思朗;野田博文;F. Tsuchiya,A. Hirai,T. Obara,H. Misawa,S. Kurita,Y. Miyoshi,K. Shiokawa,M. Connors,M. Ozaki,Y. Kasahara,A. Kumamoto,Y. Kasaba,A. Matsuoka,M. Shoji,I. Shinohara
• 通讯作者: F. Tsuchiya,A. Hirai,T. Obara,H. Misawa,S. Kurita,Y. Miyoshi,K. Shiokawa,M. Connors,M. Ozaki,Y. Kasahara,A. Kumamoto,Y. Kasaba,A. Matsuoka,M. Shoji,I. Shinohara

VLF 帯送信電波伝搬の数値計算を用いた電磁イオンサイクトロン (EMIC) 波動に伴う下部電離層擾乱のモデリング

使用 VLF 波段发射无线电波传播的数值计算，对与电磁离子回旋加速器 (EMIC) 波相关的低电离层扰动进行建模

• 发表时间: 2021
• 作者: 野本 博樹;芳原 容英;土屋 史紀;平井 あすか
• 通讯作者: 平井 あすか