プラズマ波動による放射線帯電子消失機構の解明

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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。