地球とジオスペースをつなぐ鉛直物質輸送観測の新手法

观测连接地球和地球空间的垂直质量传输的新方法

• 批准号: 21K18315
• 负责人: 江尻 省
• 金额: $ 16.64万
• 依托单位: National Institute of Polar Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-09 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18315/
• 关键词: 原子・イオン共鳴散乱ライダー観測; 大気圏・電離圏結合; 鉛直輸送; 二波長同時発振レーザー; カルシウム原子・イオン

地球と宇宙の境界領域（高度80-150 km）は、大気が中性大気から電離大気（プラズマ）に変化する地球大気の遷移領域である。しかし、中性大気とプラズマ共に観測手段が限られており、同時観測が困難であるため、化学変化を伴うこの領域の物質輸送は本質的に未解明である。本研究では、この遷移領域において同一空間の中性原子とイオンの密度高度分布を同時に観測可能な世界初の原子・イオン共鳴散乱ライダーを開発し、地球と宇宙をつなぐ物質の鉛直輸送過程を解明することを目的としている。送信レーザー開発では、チタンサファイア（Ti:s）レーザーをベースにした二波長同時発振・注入同期固体レーザーで、カルシウムイオン（Ca+）の共鳴散乱線（393.5 nm）に続き、カルシウム原子の共鳴散乱線（422.8 nm）での発振を確認した。共振器の調整により、単独発振の安定化・高出力化を進めている。ライダーシステム開発では、初年度に波長計の絶対波長校正システムを構築したが、波長計の校正実験中はTi:sレーザーの波長制御には使えない、つまり波長計を校正するためには観測を止めなければならないことが問題だった。波長計でTi:sレーザーの発振波長を制御しながら絶対波長校正も行うために、波長計の参照光源を波長安定化He-Neレーザー光から発振波長をカリウム原子のDoppler-freeの一つにロックしたレーザー光に置き換えることを試みている。また、送信レーザーと受信光学系を組み合わせてCa+およびCaのライダー観測実験も行い、イオン・原子共に有効な共鳴散乱信号を得ることにも成功した。

Earth and universe boundary area (altitude 80-150 km), large gas, neutral gas, ionization gas, large gas, The nature of substance transport in the field of chemical transformation is not yet understood. This study aims to investigate the density height distribution of neutral atoms in the same space, and to investigate the possibility of the initial atomic resonance scattering in the world, and to explain the vertical transport process of matter between the earth and the universe. The resonance scattering line (393.5 nm) of the transmission line and the resonance scattering line (422.8 nm) of the cluster atom are confirmed. Resonator adjustment, single vibration, stabilization, high output, etc. The wavelength calibration system of the wavelength meter in the first year is constructed, and the wavelength calibration system of the wavelength meter in the first year is constructed. The wavelength of the wavelength meter is controlled by the wavelength correction method. The wavelength of the reference light source of the wavelength meter is stabilized. The wavelength of the emission light is controlled by the Doppler-free method. The optical system for transmitting and receiving signals is composed of Ca+, Ca + and Ca +.

项目成果

昭和基地で観測された中間圏カルシウムイオン層の挙動

在昭和站观测到的中间层钙离子层的行为

• 发表时间: 2021
• 作者: 江尻省;西山尚典;津田卓雄;堤雅基;阿保真;津野克彦;川原琢也;小川貴代;和田智之;中村卓司
• 通讯作者: 中村卓司

超高層大気中の金属原子・イオンの観測を目指したライダーシステムの開発

开发旨在观测高层大气中金属原子和离子的激光雷达系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 小林蒼汰;橋本彩香;音瀬めぐみ;大饗千彰;桂川眞幸;江尻省;中村卓司;西山尚典
• 通讯作者: 西山尚典

超高層大気観測を目的とした二波長共鳴散乱ライダーの開発

用于高层大气观测的双波长共振散射激光雷达的研制

• 发表时间: 2023
• 作者: 橋本 彩香;音瀬 めぐみ;小林 蒼汰;大饗 千彰;桂川 眞幸;江尻省;西山 尚典;中村 卓司
• 通讯作者: 中村 卓司

A long lived mesospheric Ca+ ion layer observed by a resonance scattering lidar at Syowa

由昭和的共振散射激光雷达观测到的长寿中层钙离子层

• 发表时间: 2021
• 作者: M. K. Ejiri;T. Nishiyama;T. T. Tsuda;M. Tsutsumi;T. Nakamura;M. Abo;K. Tsuno;T. D. Kawahara;T. Ogawa;and S. Wada
• 通讯作者: and S. Wada

共鳴散乱ライダーによる中間圏・熱圏下部金属層観測のためのレーザーシステムの開発

开发使用共振散射激光雷达观测中间层和热层下金属层的激光系统

• 发表时间: 2021
• 作者: Ikuta Rikizo;Yokota Masayo;Kobayashi Toshiki;Imoto Nobuyuki;Yamamoto Takashi;松下 智裕;音瀬 めぐみ，佐藤 昂大，橋本彩香，大饗 千彰，桂川 眞幸
• 通讯作者: 音瀬 めぐみ，佐藤 昂大，橋本彩香，大饗 千彰，桂川 眞幸