電離圏からのイオン流出過程と地球起源イオンのリングカレントへの寄与に関する研究

电离层离子流出过程及陆地离子对环流贡献的研究

基本信息

批准号：
12J05283
负责人：
北村成寿
金额：
$ 2.53万
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：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012-04-01 至 2015-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

オーロラ帯では磁気圏からのエネルギー流入によってイオン流出が発生し、磁気圏に地球起源イオンを供給している。特に、重い酸素イオンの流出及び磁気圏への供給に関してはこのオーロラ帯からのイオン流出の寄与が大きく、重要視されている。FAST衛星の1998年1月から1999年2月の電磁場、電子、イオン、イオン組成のデータを解析し、流出するイオンの組成、エネルギーインプットと流出イオンフラックスの太陽天頂角依存性について解析を行った。その結果、磁力線のフットプリントの電離圏が日照状態の場合には流出イオンは酸素イオンが支配的な傾向があるが、日陰では水素イオンが支配的な傾向があることが明らかになった。また、大フラックスの酸素イオン流出イベントについては主に日照時に発生していた。降り込み電子(>50 eV)の密度とイオン流出フラックスの関係についても太陽天頂角依存性が見られ、酸素イオンの流出フラックスの理解には以前から指摘されていたエネルギーインプットに加えて、電離圏への日照の効果を考慮する事が重要である事を示した。このデータセットを用いてイオン組成比(酸素/水素、ヘリウム/水素)の太陽天頂角依存性、エネルギーインプット(ポインティングフラックス、電子降り込み)とイオン流出フラックスの経験モデルを構築した。これらの経験モデルは磁気圏のモデリング研究において地球起源イオンの地球側の境界条件の設定に不可欠である。既存の経験モデルではイオン組成、太陽天頂角の効果が全く考慮されていなかった。過去の研究では特に日陰での酸素イオンの流出量を過大評価していた可能性があることが示された。新たに構築した経験モデルは地球起源イオンのリングカレントへの寄与についてのより定量的な評価に大きく寄与し、磁気嵐の発達過程の理解へも貢献することができると期待される。

在Aurora带中，由于磁层的能量流入，离子流发生，从磁层中为离子提供了地球原始离子。特别是，对于重氧离子和对磁层的供应，来自Aurora带中的离子外排的贡献在很大程度上很重要。分析了1998年1月至1999年2月的快速卫星电磁场，电子，离子和离子组成的数据，并对辐照离子的组成，能量输入和辐照离子量的依赖性进行了分析。结果，可以发现，当磁场线占地的电离层在阳光下时，氧气离子倾向于主导流出离子，但是氢离子倾向于在阴影中占主导地位。此外，大通量的氧气离子外排事件主要发生在阳光期间。电子的密度下降（> 50 eV）与离子流出通量之间的关系也取决于太阳天顶角，这表明除了先前指出的能量输入外，考虑阳光对电离层的影响很重要。使用此数据集，我们构建了离子组成比（氧/氢，氦/氢），能量输入（指向通量，电子下降）和离子外排的太阳天顶角依赖性的经验模型。这些经验模型对于在磁层建模研究中设置陆地离子的地球边界条件至关重要。现有的经验模型未考虑离子组成或太阳天顶角的影响。先前的研究表明，它们可能高估了氧离子的量，尤其是在阴影下。新建造的经验模型将极大地评估对地球离子对环电流的贡献，并有望有助于理解磁性风暴的发育过程。