オーロラアーク近傍における風速変動駆動メカニズムの解明

極域中間圏・下部熱圏は、磁気圏からのオーロラ粒子降下やオーロラ電流等の形での太陽風電磁エネルギーの注入と、下層大気からのプラネタリー波、大気潮汐波、大気重力波などの中性大気波動を介した力学的なエネルギー輸送がともに存在するといった開放された複雑系である。特に、オーロラアークに付随する太陽風エネルギー散逸過程の理解は不足している。スポラディックナトリウム層は、短時間にある高度（高度幅１－２km程度）でナトリウム密度が急激な増加する現象である。スポラディックナトリウム層は荷電粒子と中性粒子との化学変化、強い電場、荷電粒子やオーロラ降下粒子によって生成されることが指摘されており、特に高緯度において、オーロラ活動との関連が指摘されている。スポラディックナトリウム層生成メカニズムを理解することは電離圏―熱圏結合を理解する上で重要である。オーロラアークが発生した晩に観測されたスポラディックナトリウム層の生成機構について調査を行った。本研究ではこれまでにない、高時間分解能で温度を導出することができる解析プログラムと、EISCATレーダーで観測された電場と、化学反応速度式に基づく、連続の式を解いたナトリウム、及びナトリウムイオンの時間発展モデルの開発によって、本研究課題の達成に挑んだ。その結果、強い南西向き電場によってナトリウムイオンが下方輸送され、スポラディックE層からの電子の供給でナトリウムイオンが中性化することで、スポラディックナトリウム層が生成されたことを明らかにした。この結果により、極域ではオーロラ擾乱時に印加されるような強い南西向き電場とスポラディックE層からの電子の供給がスポラディックナトリウム層の生成に大きく寄与していることを示すことができた。

極域中間圏・下部熱圏は、磁気圏からのオーロラ粒子降下やオーロラ電流等の形での太陽風電磁エネルギーの注入と、下層大気からのプラネタリー波、大気潮汐波、大気重力波などの中性大気波動を介した力学的なエネルギー輸送がともに存在するといった開放された複雑系である。特に、オーロラアークに付随する太陽風エネルギー散逸過程の理解は不足している。スポラディックナトリウム層は、短時間にある高度（高度幅１－２km程度）でナトリウム密度が急激な増加する現象である。スポラディックナトリウム層は荷電粒子と中性粒子との化学変化、強い電場、荷電粒子やオーロラ降下粒子によって生成されることが指摘されており、特に高緯度において、オーロラ活動との関連が指摘されている。スポラディックナトリウム層生成メカニズムを理解することは電離圏―熱圏結合を理解する上で重要である。オーロラアークが発生した晩に観測されたスポラディックナトリウム層の生成機構について調査を行った。本研究ではこれまでにない、高時間分解能で温度を導出することができる解析プログラムと、EISCATレーダーで観測された電場と、化学反応速度式に基づく、連続の式を解いたナトリウム、及びナトリウムイオンの時間発展モデルの開発によって、本研究課題の達成に挑んだ。その結果、強い南西向き電場によってナトリウムイオンが下方輸送され、スポラディックE層からの電子の供給でナトリウムイオンが中性化することで、スポラディックナトリウム層が生成されたことを明らかにした。この結果により、極域ではオーロラ擾乱時に印加されるような強い南西向き電場とスポラディックE層からの電子の供給がスポラディックナトリウム層の生成に大きく寄与していることを示すことができた。