プラズマ波動による放射線帯電子消失機構の解明

等离子体波引起的辐射带电子消失机制的阐明

基本信息

批准号：
20J13355
负责人：
平井あすか
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、電磁イオンサイクロトロン（EMIC）波動による放射線帯電子消失現象の解明のため、(1)EMIC波動による電子の散乱機構の実証と、(2)EMIC波動が放射線帯電子の消失に及ぼす寄与の定量的評価を目的とした。(1)2016年から2018年に渡り、EMIC波動と相対論的電子降下の統計解析を行った。EMIC波動は、カナダ・アサバスカの誘導磁力計で、電子降下イベントは、米国から送信されアサバスカで受信されるVLF帯電波により観測された。電子降下を伴うEMIC波動は夕方側に局在し、磁気嵐主相のサブストーム時にプラズマ圏内で発生する傾向を示した。これらの結果は、リングカレントと高密度プラズマの重複領域で発生するEMIC波動が電子降下を引き起こすことを示しており、高密度プラズマ領域でEMIC波動による電子の共鳴エネルギーが減少するという理論的予測が観測により実証された。(2)地上-衛星複合観測を用いて、2017年4月19日の磁気嵐中に発生した、周波数が上昇する特徴を持つIPDPタイプEMIC波動の事例解析を行った。EMIC波動の観測から、周波数上昇の原因が波動発生領域の地球向きの移動であることを示した。波動の発生領域とプラズマポーズの位置関係を調べた結果、磁気圏内の対流電場の増大が発生領域の内側への移動を引き起こしたことを示した。また、この期間の放射線帯外帯の相対論的電子の位相空間密度が減少した領域とエネルギーは、EMIC波動発生領域の移動範囲及び共鳴エネルギーと矛盾しないことを示した。これは、EMIC波動が磁気嵐主相中の放射線帯外帯の消失に寄与する可能性があることを示している。本研究により、(1)散乱機構の理論的予測のうち、散乱領域に関する観測的な実証、(2)放射線帯電子の消失に対するEMICの寄与について、消失領域とエネルギーについての定量的検証を達成した。

为了阐明电磁离子回旋加速器（EMIC）波引起的辐射带电子损失现象，本研究旨在（1）论证EMIC波对电子的散射机制，以及（2）有助于辐射带电子损失通过 EMIC 波，目的是定量评估(1) 2016年至2018年，我们对EMIC波和相对论电子降水进行了统计分析。 EMIC波是通过加拿大阿萨巴斯卡的感应磁力计观测到的，电子落下事件是通过从美国发射并在阿萨巴斯卡接收的VLF无线电波观测到的。伴随电子沉淀的 EMIC 波集中在晚上，并且往往在主磁暴阶段的亚暴期间发生在等离子层内。这些结果表明，在环电流和高密度等离子体的重叠区域中产生的EMIC波引起电子沉淀，并且证实了在高密度等离子体区域中EMIC波导致的电子共振能量降低的理论预测。观察。 (2)利用地面卫星联合观测，对2017年4月19日磁暴期间发生的具有频率递增特征的IPDP型EMIC波进行了个案分析。对EMIC波的观测表明，频率增加的原因是波产生区域向地球移动。对波产生区域和等离子体暂停之间的位置关系的检查表明，磁层内对流电场的增加导致产生区域向内移动。我们还表明，在此期间外辐射带相对论性电子相空间密度下降的区域和能量与EMIC波产生区域的移动范围和共振能量一致。这表明EMIC波可能导致地磁暴主相期间外辐射带的消失。通过这项研究，我们实现了（1）散射机制理论预测的散射区域的观测验证，以及（2）EMIC对辐射带电子消失的贡献的消失区域和能量的定量验证。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Relativistic electron precipitation associated with pulsating aurora observed by VLF radio propagation: A case study

甚低频无线电传播观测到的与脉动极光相关的相对论电子降水：案例研究

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
F.Tsuchiya; A.Hirai; T.Obara; H.Misawa; S.Kurita; Y.Miyoshi; K.Shiokawa; M.Connors; M.Ozaki; Y.Kasahara; A.Kumamoto; Y.Kasaba; A.Matsuoka; M.Shoji; I.Shinohara
通讯作者：
I.Shinohara

Energetic electron precipitation associated with pulsating aurora: Statistical analysis of sub-ionospheric VLF radio propagation and low altitude satellite

与脉动极光相关的高能电子降水：亚电离层甚低频无线电传播和低空卫星的统计分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fuminori Tsuchiya; Asuka Hirai; Yoshizumi Miyoshi; Shiokawa Kazuo; Hiroyo Ohya; Yoshiya Kasahara; Atsushi Kumamoto; Martin G Connors; Takahiro Obara; Hiroaki Misawa;Iku Shinohara
通讯作者：
Iku Shinohara

地上-衛星観測によるIPDPタイプEMIC波動の周波数上昇に関するイベント解析

卫星地面观测IPDP型EMIC波频率增加事件分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
平井あすか; 土屋史紀; 小原隆博; 笠羽康正; 加藤雄人; 三澤浩昭; 塩川和夫; 三好由純; 田采祐; 栗田怜; Connors Martin; Hendry Aaron
通讯作者：
Hendry Aaron

VLF 帯送信電波伝搬の数値計算を用いた電磁イオンサイクトロン (EMIC) 波動に伴う下部電離層擾乱のモデリング

使用 VLF 波段发射无线电波传播的数值计算对与电磁离子回旋加速器 (EMIC) 波相关的低电离层扰动进行建模

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
野本博樹; 芳原容英; 土屋史紀; 平井あすか
通讯作者：
平井あすか

The mechanism of frequency increase of IPDP type EMIC waves: event analysis of ground and satellite observations on 19 April 2017

IPDP型EMIC波频率增加的机制：2017年4月19日地面和卫星观测事件分析

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Asuka Hirai; Fuminori Tsuchiya; Takahiro Obara; Yasumasa Kasaba; Yuto Katoh; Hiroaki Misawa; Kazuo Shiokawa; Yoshizumi Miyoshi; Chae Woo Jun; Satoshi Kurita; Martin G Connors; Aaron Hendry; Atsuki Shinbori; Yuichi Otsuka; Takuya Tsugawa; Michi Nishioka; a
通讯作者：
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