南極無人観測所網による磁気圏境界過渡現象の研究

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移動性対流渦(TCV:traveling convection vortex)は、その孤立的な特徴から、太陽風、バウショック磁気圏、電離圏の相互作用過程の研究に好機を与える類のない地磁気擾乱として知られている。TCVの最も顕著な原因として、太陽風不連続に対する磁気圏の過渡応答が知られているが、TCVの詳細な発生機構は未だに解明されていない。それらの発生機構を解明し、太陽風不連続への磁気圏過渡応答に関連した根源的な物理過程を理解することを目的として研究を進めた。TCVに関する全ての問題を研究対象とし、観測と理論の両方から、TCVの発生機構とエネルギー論を定量的に明らかにした。結論は以下のようにまとめられる。高温流速異常(HFA:hot flow anomaly)とフォアショック空洞化現象(FC:foreshock cavity)の発生を介して、バウショックがTCVの発生に主要な役割を果たす。HFAとFCは、磁気圏界面を局所的に変形させる。これに応じて、磁気圏内のプラズマは流体的に加速・減速されるため、慣性電流が発生する。この慣性電流は、双極子磁場の幾何学的な効果と、磁気圏内プラズマの非一様性のため、沿磁力線電流に変換される。沿磁力線電流は電離圏への電力供給源となり、電離圏で対流渦を発生させる。この一連の仕組みは、磁気圏界面の変形と共に移動するため撃、電離圏ではTCVとして観測される。この発生機構の最も顕著な例は、不連続面が極端に太陽・地球方向に傾いた接線不連続(TD:tangential discontinuity)が、バウショックと相互作用するときに生じる。これらのTCV発生機構から得られた3つの知見、太陽風不連続の3次元的構造、バウショックにおける太陽風変質、慣性電流から沿磁力線電流への変換機構は、太陽風不連続への地球磁気圏過渡応答の理解と予測に、必要不可欠な要素である。