Evaluation of the formation mechanism of planetary radiation belts by direct measurement of particle acceleration processes

直接测量粒子加速过程评估行星辐射带形成机制

• 批准号: 18H03727
• 负责人: 加藤 雄人
• 金额: $ 28.12万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18H03727/
• 关键词: 宇宙プラズマ・プラズマ波動; 地球惑星磁気圏; 太陽地球システム・宇宙天気; オーロラ・磁気嵐

本研究は、磁化天体に普遍的な高エネルギー粒子加速機構を解明することを最終目的として、宇宙空間で生じる電磁波と粒子との間のエネルギー交換過程について究明した。目的を達成するために本研究では、【１】あらせ衛星を中心とした地球磁気圏・放射線帯領域での衛星観測データを用いた解析研究、【２】大規模計算機実験による惑星電磁圏での波動・粒子間の共鳴過程の究明、【３】WPIA機上ソフトウェアの最適化とWPIA手法の確立、をそれぞれ実施した。2021年度は課題【１】に関して、MMS衛星による観測結果にWPIAを適用して、高エネルギープロトンと電磁イオンサイクロトロン波動とのエネルギー交換量の評価が可能であることを示した。また、低高度衛星による降下電子の観測結果にみられるエネルギー分散が、磁気圏におけるコーラス放射によるピッチ角散乱過程を考慮することにより矛盾なく説明できることを示した。課題【２】に関して、Van Allen Probes衛星により観測されたコーラス放射微細構造のデータベースと、計算機シミュレーションにより再現されたコーラス放射の微細構造とを比較して、シミュレーション結果が観測結果をよく再現していることを明らかとした。課題【３】に関して、本研究で構築した位相の連続性を保証する波形較正手法ならびに電場3成分目の推定方法についてそれぞれアルゴリズムに取り入れ、あらせ衛星によるWPIAに用いる解析手法として確立した。以上の成果は6編の学術論文ならびに招待講演7件を含む30件の国内外での学会・研究会での発表として公表した。

は this study, high magnetization object に common な エ ネ ル ギ ー particle acceleration institutions を interpret す る こ と を final purpose と し て, space で じ る と electromagnetic wave particle と の between の エ ネ ル ギ ー exchange process に つ い て in Ming し た. Purpose を reach す る た め に this study で は, 【 1 】 あ ら せ satellite を center と し た earth magnetic 気 sha-lu 帯, radiation field で の satellite 観 measuring デ ー タ を with い た analytical research, (2) large-scale computer be 験 に よ る planet electromagnetic sha-lu で の fluctuations, の の resonance process between particles in Ming and [3] WPIA machine ソ フ ト ウ ェ ア の optimization と WPIA The technique is established and をそれぞれ is actually applied た. 2021 [1] に は subject masato し て, MMS satellite に よ る 観 measurement results に WPIA を applicable し て, high エ ネ ル ギ ー プ ロ ト ン と electromagnetic イ オ ン サ イ ク ロ ト ロ ン fluctuations と の エ ネ ル ギ ー exchange capacity の review 価 が may で あ る こ と を shown し た. ま た, low altitude satellite に よ る lowered electronic の 観 measurement results に み ら れ る エ ネ ル ギ ー dispersion が, magnetic 気 sha-lu に お け る コ ー ラ ス radiation に よ る ピ ッ チ Angle messy process を consider す る こ と に よ り contradiction な く illustrate で き る こ と を shown し た. Topic [2] に related to て, Van Allen The Probes satellite に よ り 観 measuring さ れ た コ ー ラ ス radiation fine-structure の デ ー タ ベ ー ス と, computer シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ り reappearance さ れ た コ ー ラ ス radiation の fine-structure と を compare し て, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results が 観 measurement results を よ く reappearance し て い る こ と を Ming ら か と し た. Topic [3] に masato し て, this study で build し た phase の even 続 を ensure す る waveform calibration technique な ら び に electric field 3 component mesh の presumption method に つ い て そ れ ぞ れ ア ル ゴ リ ズ ム に り into れ, あ ら せ satellite に よ る WPIA に with い る parsing technique と し て establish し た. は の results above 6 weave の academic papers な ら び に entertaining speech contains seven pieces of を む 30 at home and abroad の で の, seminar で の 発 table と し て male table し た.

项目成果

Temporal and Spatial Correspondence of Pc1/EMIC Waves and Relativistic Electron Precipitations Observed With Ground-Based Multi-Instruments on 27 March 2017

2017年3月27日地基多仪器观测到的Pc1/EMIC波与相对论性电子降水的时空对应关系

• DOI: 10.1029/2018gl080126
• 发表时间: 2018
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Hirai A.;Tsuchiya F.;Obara T.;Kasaba Y.;Katoh Y.;Misawa H.;Shiokawa K.;Miyoshi Y.;Kurita S.;Matsuda S.;Connors M.;Nagatsuma T.;Sakaguchi K.;Kasahara Y.;Kumamoto A.;Matsuoka A.;Shoji M.;Shinohara I.;Albert J. M.
• 通讯作者: Albert J. M.

Anomalous Trapping of Low Pitch Angle Electrons by Coherent Whistler Mode Waves

• DOI: 10.1029/2019ja026493
• 发表时间: 2018-12
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Space Physics
• 作者: M. Kitahara;Y. Katoh

UCLA(米国)

加州大学洛杉矶分校（美国）

Cross-Reference Simulation by Code-To-Code Adapter (CoToCoA) Library for the Study of Planetary Magnetospheres

用于行星磁层研究的代码到代码适配器 (CoToCoA) 库的交叉引用模拟

• 发表时间: 2019
• 作者: Katoh;Y.;K. Fukazawa;T. Nanri;Y. Miyake
• 通讯作者: Y. Miyake

あらせ衛星搭載の PWE/WFC によって計測した波形データの較正手法の評価

Arase卫星上PWE/WFC测量波形数据校准方法评估

• 发表时间: 2019
• 作者: 北原 理弘;松田 昇也;加藤 雄人;笠原 禎也;小嶋 浩嗣;疋島 充
• 通讯作者: 疋島 充