Study on energy sources of escaping ions in the polar regions

极地逃逸离子能源研究

• 批准号: 21H04520
• 负责人: 小嶋 浩嗣
• 金额: $ 26.37万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04520/
• 关键词: イオンの垂直加速; 電離大気流出; 計算機シミュレーション; EISCAT; 波動粒子相互作用; ロケット実験; レーダー観測; イオンの垂直加熱; 波動・粒子相互作用; プラズマ波動; ASIC; EISCATレーダー; 電界センサー; 極域電離大気流出; イオン垂直加速; イオン上昇流

・極域におけるイオン流出にかかわるイオン垂直加熱に対する波動粒子相互作用を直接観測することを目的としたSS-520-3ロケットに11月成功した。プラズマ波動・粒子の同時観測によるデータを取得することができた他、地上のEISCATレーダーからのグローバル同時観測にも成功した。取得したデータ解析により、プラズマ波動のactivityの捕捉が確認され詳細解析にはいった。・テスト粒子シミュレーションコードの極域モデルへの拡張に取り組み、従来はホイッスラーモードのみを対象としていたシミュレーションコードを、分散性アルフベン波を含むイオンサイクロトロン周波数以下の低周波波動まで取り扱うことができるように拡張した。テスト粒子計算の初期条件として与えるプラズマ波動の波長や位相速度を決定するために必要となる、極域電磁圏における飛翔体観測結果の整理を進めた。・EISCATレーダーとあらせ衛星との共同観測データに基づく電離圏分子イオン上昇流の詳細解析を実施し、その発生機構の主要因を特定すると共に、分子イオンが解離再結合に打ち克って上部電離圏にまで上昇する可能性を示した。その研究成果を学術雑誌に掲載した。さらに、磁気嵐時の分子イオン上昇流の特徴を統計的に解明するために必要となる、過去20年間分のEISCATレーダーデータの重点整備を行った。・波動-粒子相互作用を解析する際に必要となる電界センサーの定量性を計算機シミュレーションにより明らかにするモデルを構築し、プラズマパラメータに依存したセンサーインピーダンスの周波数変化を明らかにすることができた。また、小型プラズマ波動観測器用のチップ設計を行い、より広い周波数帯域までカバーするようなチップのデザインを行った。

- 11月，我们成功发射SS-520-3火箭，其目的是直接观测与极地离子流出相关的波粒相互作用和离子垂直加热。除了能够通过等离子体波和粒子同步观测获得数据外，我们还成功地通过地面EISCAT雷达进行了全球同步观测。对所获取的数据进行分析，确认已捕捉到等离子波活动，并进行了详细分析。・致力于将测试粒子模拟代码扩展到极地模型，将以前仅针对哨声模式的模拟代码扩展为能够处理低于离子回旋加速器频率的低频波，包括色散阿尔文波。我们继续整理了极地电磁球中飞行物体的观测结果，这些结果对于确定等离子体波的波长和相速度是必要的，而这些结果是作为测试粒子计算的初始条件给出的。・根据EISCAT雷达和Arase卫星的联合观测数据，对电离层中分子离子的上升流进行了详细分析，确定了其产生机制的主要因素，表明了其上升的可能性。电离层。研究结果发表在学术期刊上。此外，我们还重点整理了过去20年的EISCAT雷达数据，这对于统计阐明磁暴期间向上分子离子流的特征是必要的。・我们通过计算机模拟构建了一个模型，以阐明分析波粒相互作用时所必需的电场传感器的定量性质，并且能够阐明传感器阻抗根据等离子体参数的频率变化。我们还为小型等离子体波观测仪器设计了芯片，并设计了覆盖更宽频段的芯片。

项目成果

Arase Observation of Simultaneous Electron Scatterings by Upper‐Band and Lower‐Band Chorus Emissions

通过高能带和低能带合唱发射同时电子散射的 Arase 观察

• DOI: 10.1029/2021gl093708
• 发表时间: 2021
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Y. Kazama;Y. Miyoshi;H. Kojima;Y. Kasahara;S. Kasahara;H. Usui;B.‐J. Wang;S.‐Y. Wang;S. W. Y. Tam;T. F. Chang;K. Asamura;S. Matsuda;A. Kumamoto;F. Tsuchiya;Y. Kasaba;M. Shoji;A. Matsuoka;M. Teramoto;T. Takashima;I. Shinohara
• 通讯作者: I. Shinohara

波形・スペクトル双方の観測が可能な小型プラズマ波動観測器

能够观察波形和光谱的小型等离子体波观察装置。

• 发表时间: 2021
• 作者: 頭師 孝拓;小嶋 浩嗣
• 通讯作者: 小嶋 浩嗣

磁気赤道周辺での kinetic Alfven wave による電子加速過程に関するテスト粒子計算

磁赤道周围动能阿尔文波电子加速过程的试验粒子计算

• 发表时间: 2021
• 作者: 齋藤幸碩;加藤雄人;北原理弘;川面洋平;木村智樹;熊本篤志
• 通讯作者: 熊本篤志

Extremely Collimated Electron Beams in the High Latitude Magnetosphere Observed by Arase

Arase 观测到的高纬度磁层中的极端准直电子束

• DOI: 10.1029/2020gl090522
• 发表时间: 2021
• 期刊: Geophysical Research Letters
• 影响因子: 5.2
• 作者: Kazama Y.;Kojima H.;Miyoshi Y.;Kasahara Y.;Kasahara S.;Usui H.;Wang B.‐J.;Wang S.‐Y.;Tam S. W. Y.;Chang T.‐F.;Asamura K.;Kasaba Y.;Matsuda S.;Shoji M.;Matsuoka A.;Teramoto M.;Takashima T.;Shinohara I.
• 通讯作者: Shinohara I.

あらせ衛星のモノポールモードで観測されたコーラス波動の解析

Arase卫星单极模式观测到的合唱波分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 滝 朋恵;栗田 怜;松田 昇也;小嶋 浩嗣;笠原 禎也;三好 由純;松岡 彩子;熊本 篤志
• 通讯作者: 熊本 篤志