宇宙の渚の構造を地上定常計測から推定する手法開発とその技術伝承

点击翻译按钮获取中文摘要

宇宙の渚と呼ばれる下部電離層は，衛星の軌道より低く，気球より高い高度にあり，直接計測が困難であり，定常的には地上観測データを用いて推定するしかない。全世界に観測施設をもつ地上定常観測としてイオノグラムがある。日本では，情報通信研究機構が，国分寺などの国内4か所において15分毎に定常観測している。イオノグラムは，パルス電波を打ち上げ，エコー波強度の時間遅れの周波数特性を計測した特性図である。しかし，この膨大なデータの内，電離層Ｅ，Ｆ層の電子密度分布の最大値など一部しか，現在利用されていない。そこで，本研究では，イオノグラム全体を用いて，下部電離層の電子密度分布を推定する。更に，イオノグラムでは測定できない中波放送波帯以下に関して，中波強度観測等を加味することを目標とする。まず，「イオノグラムから下部電離層電子密度分布の衝突回数分布を含んだ推定」という世界で初めての手法を開発することに主眼においた。まず，2018年にロケット実験のデータとの比較により基本手法の信頼性を示し(PIERS)，2019年に実際のイオノグラムから推定した電離層電子密度分布と国際参照電離層（IRI）の電子密度分布との違いを示し(PIERS)，2021年に電子密度分布推定シミュレーション計算法を示した(URSI)。一方，本研究は，中波帯強度の減衰特性等からより低い部分の電子密度分布を推定していく予定であったが，反射点の緯度経度が異なり，定常的な観測も困難になっている。なお，2012年5月21日に日本を通過した金環日食時，日食における下部電離層変化に着目し，中波強度観測を行った。今回，金環日食時と日射強度が同等の2019年1月6日に発生した日本の部分日食も同様な中波観測を行い， 金環日食との差異を調べたが，従来説では説明が困難な結果となり，新たな課題となっている（URSI-2021）。