確率差分方程式を用いた柔軟なモデルによる電磁波動情報からの磁気圏構造の再構築

使用随机差分方程的灵活模型根据电磁波信息重建磁层结构

• 批准号: 13750344
• 负责人: 笠原 禎也
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Kanazawa University (2002)Kyoto University (2001)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750344/
• 关键词: 確率差分方程式; VLF電磁波動; 科学衛星; 逆問題; 磁気圏電子密度分布; レイトレイシング; 宇宙プラズマ; トモグラフィ

磁気圏に存在するVLF電磁波動の伝搬特性は、電波源から観測点に至る伝搬路上のプラズマ環境に大きく依存するため、波動の特性から逆に伝搬媒質である宇宙プラズマのグローバル構造が推定できる。本研究課題では、あけぼの衛星で観測されるオメガ信号の伝搬特性と、レイトレイシングによるVLF電磁波動の伝搬特性の理論計算を比較し、地球プラズマ圏の電子密度分布を求める逆問題解法の開発を行なった。今年度は昨年開発した確率差分方程式で記述した柔軟な電子密度分布モデルによる地球プラズマ圏内電子密度推定法を、あけぼの衛星によるオメガ信号の実観測データに対して適用し、その妥当性について検証を行なった。1.あけぼの衛星で観測されたオメガ信号の特性からのプラズマ圏内電子密度推定あけぼの衛星で連続的に観測された数例のオメガ信号に対し、本研究で開発した電子密度推定法を適用し、推定結果の妥当性を検証した。一例として磁気嵐回復相における電子密度の空間分布の変化を調査し、磁気嵐主相時に圧縮されたプラズマ圏が元の状態に回復するという理論的なプラズマ圏の振る舞いと合致する結果が導出できることが確認できた。2.プラズマ圏の南北非対称性に関する考察オーストラリア・対馬の南北両半球からのオメガ信号が同時受信されている観測事例を用いて、プラズマ圏の南北非対称性の推定について検討した。擬似データを用いたシミュレーションとも比較し、同手法による非対称性の推定が可能であることを示した。しかし、1衛星を用いた実観測では、衛星周回周期が遅く、電子密度分布の南北と東西の非対称性の識別が難しく、複数衛星による同時観測が必要であることも同時に示された。

磁层中存在的VLF电磁波的传播特性在很大程度上取决于从无线电波源到观测点的传播路径上的等离子体环境，因此可以根据波的特征来估计空间等离子体的全局结构。在本研究主题中，我们比较了在Akebono卫星上观察到的Omega信号的传播特性，并使用晚期示踪的VLF电磁波的传播特性的理论计算，并开发了一种反向解决方案，以找到地球等等级球场中的电子密度分布。今年，我们应用了使用柔性电子密度分布模型估算地球等离子体范围内的电子密度的方法，该模型在去年开发的概率差方程中编写了Akebono卫星的实际观察数据，并验证了其有效性。 1。在血浆内估计电子密度范围从Akebono卫星观察到的欧米茄信号的特征。本研究中开发的电子密度估计方法被应用于Akebono卫星连续观察到的几个欧米茄信号，以及估计结果的有效性。例如，我们研究了磁性风暴恢复阶段电子密度的空间分布的变化，并确认可以得出结果，可以使等离子球的理论行为与磁性暴风雨主相压缩的等离子体球的理论行为恢复到其原始状态。 2。考虑到血浆球的南北不对称性，我们研究了血浆球的估计，使用观察案例，同时收到了来自澳大利亚和Tsushima南北半球的欧米茄信号，同时收到了欧米茄信号。它与使用伪数据的模拟进行了比较，并表明可以使用相同方法估算不对称性。但是，使用一颗卫星的实际观察结果还表明，卫星轨道周期很慢，因此很难区分电子密度分布的南北和东西方不对称，并且需要通过多个卫星同时观察。

项目成果

Yoshiya Kasahara: "Computational Analysis of Plasma Waves and Particles in the Auroral Region Observed by Scientific Satellite"Progress in Discovery Science, Lecture Notes in Computer Science, Springer. 2281. 426-437 (2002)

Yoshiya Kasahara：“科学卫星观测到的极光区等离子体波和粒子的计算分析”发现科学进展，计算机科学讲义，施普林格。

Yoshitaka Goto: "Determination of Plasmaspheric Electron Density Profile by a Stochastic Approach"Radio Science. (印刷中). (2003)

Yoshitaka Goto：“通过随机方法测定等离子体层电子密度分布”（Radio Science）（2003 年出版）。

Yoshitaka Goto: "A Flexible Modeling of Global Plasma Profile Deduced from Wave Data"Progress in Discovery Science, Lecture Notes in Computer Science, Springer. 2281. 438-448 (2002)

Yoshitaka Goto：“从波数据推导的全球等离子体剖面的灵活建模”发现科学进展，计算机科学讲义，施普林格。

Bruce Tsurutani: "ELF/VLF Plasma Waves in the Low Latitude Boundary Layer"American Geophysical Union Monograph. 133. 189-203 (2003)

Bruce Tsurutani：“低纬度边界层中的 ELF/VLF 等离子体波”美国地球物理联盟专着。