人工衛星データを用いた磁気嵐におけるオーロラ粒子降り込みの研究

利用卫星数据研究磁暴期间极光粒子降水

• 批准号: 08J01714
• 负责人: 中島 章光
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01714/
• 关键词: 磁気圏; 電離圏; オーロラ粒子; 磁気嵐; サブストーム; 人工衛星; 地上オーロラ観測; 地上磁場変動

太陽活動の影響によって磁気嵐やサブストームなどの擾乱現象が発生すると、太陽風エネルギーが磁気圏を介し電離圏に流入する。このエネルギー流入過程を解明するためには、地磁気擾乱時のオーロラ粒子の加速・加熱過程について調べることが重要である。昨年度は、磁気嵐中のサブストーム発生時に、広いエネルギー範囲(50eV-30keV)にわたって降り込み電子が増大する現象"broadband electrons(BBEs)"について調査を行った。本研究によって、BBEsは磁気赤道面で加熱された高エネルギー電子と、より地球近傍で加速された低エネルギー成分により構成されていることが示唆された。磁気嵐中のサブストーム発生時に観測されるBBEsの研究に加え、本年度は、サブストーム回復相において数秒から数十秒の周期で点滅するオーロラ現象である、パルセイティングオーロラについて、その原因となるオーロラ粒子降り込みについての調査を行った。パルセイティングオーロラの生成については、磁気赤道面で粒子が散乱され、数keV～100keVの高エネルギー電子が電離圏へ降り込むというモデルが提案されてきた。しかし、近年では磁気赤道面より地球に近い領域からの粒子降り込みであることが示唆されている。先行研究のほとんどが低高度衛星のデータを用いていたのに対し、本研究ではTHEMIS衛星のデータを用いて、パルセイティングオーロラ発生時の磁気赤道面付近における電子のピッチ角分布の特徴を初めて明らかにした。パルセイティングオーロラ発生時に磁気赤道面付近で1-10keVの電子フラックスが沿磁力線方向に大きく変動し、特に1-5keVの電子のフラックスは、地上から観測したオーロラの点滅とほぼ同じ周期で振動していることを示した。本研究の結果から、パルセイティングオーロラに寄与するオーロラ電子の一部が磁気赤道面付近から電離圏へ降り込んでいる可能性が示唆された。

Solar activity の influence に よ っ て magnetic 気 arashi や サ ブ ス ト ー ム な ど の disturbing phenomenon が 発 raw す る と, solar wind エ ネ ル ギ ー が magnetic 気 sha-lu を interface し ionization sha-lu に inflows す る. こ の エ ネ ル ギ ー inflow process を interpret す る た め に は, geomagnetic 気 disrupted の オ ー ロ の ラ particle acceleration, heating process に つ い て adjustable べ る こ と が important で あ る. In yesterday's annual は, magnetic 気 haze の サ ブ ス ト ー ム 発 に when, hiroo い エ ネ ル ギ ー van 囲 (50 ev - 30 kev) に わ た っ て drop り 込 み electronic が raised large す る phenomenon "broadband electrons (BBEs)" に つ い を line っ て survey た. This study に よ っ て, BBEs は magnetic 気 equatorial plane で heating さ れ た high エ ネ ル ギ ー electronic と, よ り earth nearly alongside で accelerate さ れ た low エ ネ ル ギ ー composition に よ り constitute さ れ て い る こ と が in stopping さ れ た. In the magnetic 気 arashi の サ ブ ス ト ー ム 発 he に 観 measuring さ れ る BBEs の research に plus え, this year's は, サ ブ ス ト ー ム reply phase に お い て seconds か ら で points out several seconds の cycle す る オ ー ロ ラ phenomenon で あ る, パ ル セ イ テ ィ ン グ オ ー ロ ラ に つ い て, そ の reason と な る オ ー ロ ラ particle drop り 込 み に つ い て の survey line を っ た. パ ル セ イ テ ィ ン グ オ ー ロ ラ の generated に つ い て は, magnetic 気 equatorial plane が で particles scattered さ れ, keV ~ 100 keV の high エ ネ ル ギ ー electronic が ionization sha-lu へ drop り 込 む と い う モ デ ル が proposal さ れ て き た. The recent で で magnetic equatorial plane よ <e:1> particle drop in the に near で domain of the earth ら ら indicates されて 込みである されて とが とが. Leading research の ほ と ん ど が low altitude satellite の デ ー タ を with い て い た の に し polices, this study で は THEMIS satellite の デ ー タ を with い て, パ ル セ イ テ ィ ン グ オ ー ロ ラ 発 he の magnetic 気 pay nearly equatorial plane に お け る electronic の ピ ッ チ angular distribution の, 徴 を early め て Ming ら か に し た. パ ル セ イ テ ィ ン グ オ ー ロ ラ 発 he に magnetic 気 pay nearly equatorial plane で 1-10 kev の electronic フ ラ ッ ク ス が along the lines of magnetic force direction に big き く - move し, に 1-5 kev の electronic の フ ラ ッ ク ス は, the ground か ら 観 measuring し た オ ー ロ ラ の points out と ほ ぼ で vibration with じ cycle し て い る こ と を shown し た. の results of this research か ら, パ ル セ イ テ ィ ン グ オ ー ロ ラ に send す る オ ー ロ ラ electronic magnetic 気 の a が pay nearly equatorial plane か ら ionization sha-lu へ drop り 込 ん で い が る possibility in stopping さ れ た.

项目成果

複数の衛星データを用いた磁気嵐中の broadband electrons の研究

利用多卫星数据研究地磁暴期间的宽带电子

• 发表时间: 2008
• 作者: 中島章光;塩川和夫;関華奈子;他7名
• 通讯作者: 他7名

Microstructures of substorm onset arcs observed by 30-Hz all-sky cameras during the THEMIS-ground campaign

THEMIS 地面活动期间 30 Hz 全天摄像机观测到的亚暴爆发弧的微观结构

• 发表时间: 2008
• 作者: Sakaguchi;K.;K. . Shiokawa;A. Ieda;A. Nakajima;他3名
• 通讯作者: 他3名

Pulsating auroras observed by a 30-Hz all-sky imager during the THEMIS-ground campaign on Jsnuary 2009

2009 年 1 月 THEMIS 地面活动期间 30 Hz 全天成像仪观测到的脉动极光

• 发表时间: 2009
• 作者: A.Nakajima;K.Shiokawa;K.Sakaguchi;V.Angelopoulos;E.F.Donovan;J.P.McFadden;K.Fornacon
• 通讯作者: K.Fornacon

オーロラパッチの境界における Rayleigh-Taylor 型不安定構造

极光斑块边界的瑞利-泰勒型不稳定结构

• 发表时间: 2008
• 作者: 塩川和夫;中島章光;他4名
• 通讯作者: 他4名

Broadband electrons during storm-time substorm : Simultaneous FAST and Double Star-TC1 observations

风暴期间亚暴期间的宽带电子：同时进行 FAST 和 Double Star-TC1 观测

• 发表时间: 2008
• 作者: Nakajima;A.;K. Shiokawa;K. Seki;R. Nakamura;他12名
• 通讯作者: 他12名