Study on the lightning initiation problem via observations of high-energy atmospheric phenomena

高能大气现象观测研究雷电起爆问题

• 批准号: 22H00145
• 负责人: 榎戸 輝揚
• 金额: $ 26.87万
• 依托单位: Kyoto University (2023)Institute of Physical and Chemical Research (2022)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00145/
• 关键词: 雷雲プロジェクト; シチズンサイエンス; 粒子加速; 放射線測定器; 宇宙線; Thundercloud Project; Gamma-ray glow; 雷雲ガンマ線; Citizen science; 雷; lightning discharge

雷と雷雲は天然の粒子加速器である。雷の放電路や雷雲内では、強電場による電子の相対論的加速が生じ、MeV を超える制動放射ガンマ線が発生すると考えられている。私達は、このような高エネルギーの電子流が暴走的に発展し、雷のトリガー(Lightning initiation)に発展していくのかという謎に観測的な研究から挑んでいる。このような研究を実施する上で、日本海沿岸の冬季雷雲は、これを地上観測できる世界的にも稀な絶好の条件を備えている。雷放電の直前に、相対論的な電子の雪崩増幅が発生しているのかを検証するため、私たちは金沢の周辺に観測ネットワークを構築し、雷雲から地上に降り注ぐガンマ線のバースト現象を監視できる体制を整えるのが本研究の骨格である。2022年度は、これまでに開発を進めてきた可搬型の放射線モニタ「コガモ」(Compact Gamma-ray Monitor)を76台、金沢の周辺に設置して、多地点の観測網を構築できた。これらのコガモは、郵送により市民サポーターのご自宅に配達し設置していただき観測を実施するシチズンサイエンスの枠組みで運用できた。取得したデータの一部はオンラインでサーバーに配信し、研究者や参加している市民サポーターがウェブサイトで視覚的に確認できる体制を整えた。また、これまでの観測データの中で、2021年12月30日に記録された現象の解析を進め、論文として投稿した。さらに、シチズンサイエンスの枠組みを推進するため、金沢市内で「シチズンサイエンス・ワークショップ：雷から文化を創造する」を開催した。また、理研・和光キャンパスの一般公開、TEDxTokyo 2022で紹介するとともに、NHK コズミックフロント「雷-知られざる全貌に迫る-」でも我々のプロジェクトが紹介された。

雷电和雷云是天然粒子加速器。据信，在闪电排放路径和雷云中，由于强烈的电场而发生相对论的电子加速，导致Bremsstrahlung Gamma射线超过MEV。我们正在考虑这种高能电子流是否会以猖ramp的方式发展并成为闪电触发器的奥秘。在进行此类研究时，日本海沿线的冬季雷云在世界上可以进行地面观察最罕见，最伟大的条件。为了验证电子的相对论雪崩放大是否发生在闪电放电之前，我们将在Kanazawa周围建立一个观察网络，并建立一个系统，以监视从雷鸣般落在地面上的伽马射线的爆发现象。在2022财年，到目前为止已经开发了76个便携式辐射监视器，“紧凑型伽马射线监测器”安装在卡纳泽（Kanazawa）周围的区域，使我们能够构建一个多点观察网络。这些红色浣熊能够在公民科学框架下进行操作，从而通过邮件将其交付给公民支持者的家，并安装进行观察。一些获得的数据将在线分发给服务器，并建立了一个系统，该系统使研究人员和参与的公民支持者可以在网站上进行视觉检查数据。此外，在先前的观察数据中，我们开始分析2021年12月30日记录的现象，并将其作为论文提交。此外，为了促进公民科学的框架，“公民科学研讨会：从雷声创造文化”在卡纳泽市举行。此外，我们的项目是在Tedxtokyo 2022上引入的，Riken Wako校园向公众开放，我们的项目也在NHK Cosmic Front的“ Lightning - 一个未知的完整故事”中介绍。

项目成果

Citizen science observation campaign of gamma-ray glows from winter thunderstorms in Japan

日本冬季雷暴伽马射线辉光的公民科学观测活动

• 发表时间: 2022
• 作者: 後藤 大和;土屋 雄司;岡田 達典;淡路 智;茨木 優花;榎戸輝揚;鷲見 一路;榎戸輝揚;竹内 佑甫;榎戸輝揚;Teruaki Enoto
• 通讯作者: Teruaki Enoto

天から降り注ぐ宇宙線と雷の不思議

宇宙射线和闪电从天而降的奇观

• 发表时间: 2022
• 作者: 後藤 大和;土屋 雄司;岡田 達典;淡路 智;茨木 優花;榎戸輝揚;鷲見 一路;榎戸輝揚;竹内 佑甫;榎戸輝揚;Teruaki Enoto;中沢 雄河;榎戸輝揚;茨木 優花;中沢 雄河;榎戸輝揚
• 通讯作者: 榎戸輝揚

シチズンサイエンス・雷雲プロジェクト報告

公民科学雷云项目报告

• 发表时间: 2022
• 作者: 後藤 大和;土屋 雄司;岡田 達典;淡路 智;茨木 優花;榎戸輝揚;鷲見 一路;榎戸輝揚;竹内 佑甫;榎戸輝揚
• 通讯作者: 榎戸輝揚

シチズンサイエンスで挑む雷の謎

通过公民科学挑战闪电的奥秘

• 发表时间: 2022
• 作者: 後藤 大和;土屋 雄司;岡田 達典;淡路 智;茨木 優花;榎戸輝揚
• 通讯作者: 榎戸輝揚

シチズンサイエンスの未来 -科学を文化に!-

公民科学的未来 - 将科学转化为文化 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 後藤 大和;土屋 雄司;岡田 達典;淡路 智;茨木 優花;榎戸輝揚;鷲見 一路;榎戸輝揚
• 通讯作者: 榎戸輝揚