木星放射線帯粒子の輸送・加速過程の研究

木星辐射带粒子输运与加速过程研究

• 批准号: 01J07872
• 负责人: 三好 由純
• 金额: $ 2.3万
• 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: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J07872/
• 关键词: 放射線帯; 内部磁気圏; 宇宙天気; シミュレーション; 惑星磁気圏; 高エネルギー粒子; 粒子加速

研究課題である木星放射線帯粒子の輸送・加速過程の解明の研究において、本年度4月-6月、ならびに9月-12月の期間において、米国ニューハンプシャー大学に赴き、同大学のV.K.Jordanova博士と共同で高エネルギー粒子の輸送、ソース、消失、加速過程を包括的に計算できるコードの開発を行った。開発されたコードは、熱的エネルギーから相対論的エネルギーにわたる全エネルギー領域の粒子の輸送プロセス、ならびに相互作用過程を計算できるものであり、内部磁気圏全体にわたる粒子の3次元分布関数を導出することができるものである。また、特に粒子の加速過程として近年注目を集めている、高周波プラズマ波動との波動粒子相互作用を自己無撞着に計算するモジュールを設計し、その開発ならびにチューニングを実施した。開発したシミュレーションコードを用いて、2001年10月に発生した磁気嵐イベントについて、シミュレーションと衛星によって観測された電子のデータとの比較を行い、モデルの評価、ならびに磁気嵐時の粒子環境の変動に関わるシナリオの検討を行った。比較の結果、粒子輸送モードとして考えられる移流・拡散効果のエネルギー依存性が明らかにされるとともに、内部磁気圏の中心領域においては、拡散による粒子輸送効果が支配的な役割を果たしていることが示された。一方、粒子の加速を評価する指標であるエネルギースペクトル、位相空間密度については、実施したシナリオの条件では再現されないことが判明し、粒子の空間的な輸送効果に加えて、その場での非断熱的な加速過程が必要であることが示唆された。また、このモデルによって計算される3次元分布関数の時間発展は、磁気圏の様々な場所に位置する衛星データと、直接比較可能なものであり、従来の1次元、2次元といった空間的に限定されたモデルに比べて、詳細な議論に耐えることが明らかにされた。さらに、3次元モデルと衛星データとの組み合わせによる「データ同化型」のシミユレーションの可能性についても議論された。7月に開かれたIUGG総会、9月に開かれたISEC(国際放射線帯ワークショップ)、ならびに12月に開かれたAGU総会において、これらの一連のシミュレーション研究の結果について発表し、諸外国の研究者との意見交換を行った。

Research topic: Study on the transport and acceleration process of Jupiter radiation particles. During April to June and September to December of this year, Dr. V. K.Jordanova of the University of the United States and the University of America jointly studied the transport, disappearance and acceleration process of high-energy particles. The calculation of particle transport and particle interaction processes in the whole field of development and heat generation is carried out to derive the three-dimensional distribution of particles in the whole internal magnetic field. In recent years, the acceleration process of special particles has been focused on the calculation of collision-free particle interaction and the development of special particles. In October 2001, the development of magnetic haze technology was launched, and the comparison of electron emission and satellite emission was carried out. The evaluation of magnetic haze technology and the study of particle environment dynamics were carried out. The results of comparison show that particle transport depends on the center field of the internal magnetic field, and particle transport depends on the center field of the internal magnetic field. On the one hand, the acceleration of particles is evaluated by the index of particle selection, phase spatial density, and the condition of implementation. The spatial transport of particles is determined by the effect of field acceleration without thermal interruption. The time evolution of the three-dimensional distribution, the location of the magnetic field, the satellite data, the direct comparison, the limitation of the one-dimensional and two-dimensional space, the detailed discussion, and the analysis of the satellite data. In addition, the three-dimensional satellite data and the combination of data and satellite data are discussed in the possibility of "data assimilation". IUGG general meeting was held in July, ISEC(International Radiation Community) was held in September, AGU general meeting was held in December, and the results of continuous research were presented and exchanged among foreign researchers.

项目成果

Nose, M., K.Takahashi, T.Uozumi, K.Yumoto, Y.Miyoshi, A.Morioka, 他4名: "Multipoint observations of a Pi2 pulsation on morning side : The September 20,1995 event"Journal of Geophysical Research. 108. 24-1-24-12 (2003)

Nose, M., K.Takahashi, T.Uozumi, K.Yumoto, Y.Miyoshi, A.Morioka 和其他 4 人：“晨侧 Pi2 脉动的多点观测：1995 年 9 月 20 日事件”地球物理杂志研究。108.24-1-24-12（2003）

Misawa, H.: "Spectrum observation of Jupiter's synchrotorn radiation at the frequencies of 325,929, and 2250MHz : Plan and present status"Proceedings of the 35^<th> ISAS lunar and planetary symposium. 207-210 (2002)

Misawa, H.：“木星同步旋转辐射在 325,929 和 2250MHz 频率下的频谱观测：计划和现状”第 35 届 ISAS 月球和行星研讨会论文集。

Nose, M.: "Multipoint observations of a Pi2 pulsation on morning side : The September 20,1995,event"Journal of Geophysical Research. 108(in press). (2003)

Nose, M.：“晨侧 Pi2 脉动的多点观测：1995 年 9 月 20 日事件”地球物理研究杂志。

Morioka, A., Y.Miyoshi, T.Seki, 他8名: "AKR disappearance during magnetic storms"Journal of Geophysical Research. 108. 3-1-3-9 (2003)

Morioka, A.、Y.Miyoshi、T.Seki 和其他 8 人：“磁暴期间 AKR 消失”地球物理研究杂志 108. 3-1-3-9 (2003)。

Morioka, A.: "Duration of Jovian magnetospheric disturbance derived from decametric radio storms"Earth, Planets and Space. 54. 1277-1281 (2002)

Morioka, A.：“源自十米射电风暴的木星磁层扰动的持续时间”地球、行星和空间。