磁気急始(SC)による磁気圏内プラズマ擾乱の発達過程の研究

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磁気急始(SC)やそれに続く磁気嵐に伴って引き起こされる内部磁気圏・プラズマ圏内の電流、電場や磁気擾乱の発生並びに発達過程でのプラズマの応答、擾乱の伝播、エネルギーや物質の輸送機構ついては、現在、未発達の分野として残されている。本研究では、内部磁気圏・プラズマ圏におけるSC、その後の磁気嵐の発達過程に呼応した擾乱の発生、エネルギーの伝達や物質の輸送機構について解明することを目的としている。本年度は1989年3月から2003年12月に至るまでの約15年間という長期間のあけぼの衛星の電場並びにプラズマ波動観測データを用いて、磁気嵐における内部磁気圏電場の形成過程とプラズマダイナミクスの解明に向けた解析を行った。その結果、各磁気嵐の主相時においてこれまで存在していなかった空間的に不均質な大電場がL=2.0-7.0の地球近傍の朝側領域と夕方側の内部磁気圏内に形成されていることが判明し、その最大強度は、数10mV/mにまで達していた。また、この電場の最大強度は、磁気嵐の規模に呼応して強くなる傾向を示し、その最大強度をとる位置も地球側へ接近してくるという様相が明らかとなった。特に、この不均質な大電場が主に動径方向を向いているという特徴に本研究では着目し、夜側のプラズマシートから内部磁気圏に注入された環電流粒子の局所的な電荷分離によって形成されるという新たな内部磁気圏電場モデルを提案した。一方、プラズマ圏のプラズマ密度構造と磁気嵐時の電場構造との比較を行った結果、プラズマ密度が局所的に周囲よりも減少している領域にほぼ対応して背景電場が局所的に増加していることが見出され、この局所電場がプラズマ圏構造とダイナミクスに重要な役割を演じていることが明らかとなった。