内部磁気圏のＵＬＦ波動によるイオン拡散とリングカレントの変動

内磁层中 ULF 波引起的离子扩散和环电流波动

• 批准号: 19J14222
• 负责人: 山本 和弘
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo (2020)Kyoto University (2019)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J14222/
• 关键词: ULF波動; ドリフトバウンス共鳴; リングカレント; サブストーム; あらせ衛星; 内部磁気圏; Van Allen Probes衛星; 地磁気嵐

本研究では、地球磁気圏におけるpoloidal ULF波動がリングカレントの粒子に与える影響の定量的評価を目的としている。本年度は、あらせ衛星とVan Allen Probes衛星の共同観測の機会を利用し、観測されたpoloidal ULF波動の性質とリングカレント粒子（陽子）の動径方向の分布関数の変化を明らかにした。あらせ衛星がpoloidal ULF波動を観測した後、あらせ衛星の通過した領域における陽子の分布関数の動径方向分布を、Van Allen Probe Bが1.5時間後に観測した事例を見出した。この事例は、本研究で初年度に発見された~10 keV程度の陽子による東向き伝搬するpoloidal ULF波動の励起であり、この現象が一般に観測されることを示すものである。さらに、東向き伝搬するpoloidal ULF波動の励起に特有な、地球方向への粒子拡散を示唆していた。また、その変動の空間スケールやエネルギー変動について定量的な見積もりを与えており、ULF波動による動径方向の共鳴粒子拡散について、独自に見出した現象から新たな定量的評価を与えるものである。以上の内容をIAGA-IASPEI2021学会で発表予定である。本研究では、上述のイオンの動径拡散に加えて、相対論的電子の拡散に関係する波動の解析も進めている。それまで統計的な調査が不足していた高調波構造を持つtoroidal ULF波動の統計的な解析を行い、その太陽風依存性を明らかにした。これにより、様々な太陽風変動や磁気圏擾乱の状態において、相対論的電子の変動におけるULF波動が担う役割について一層の理解が進むことが期待される。

本研究旨在定量评估地球磁层极向超低频波对环流粒子的影响。今年，我们利用Arase卫星和Van Allen Probes卫星联合观测的机会，阐明了观测到的极向ULF波的特性以及环流粒子（质子）径向分布函数的变化。我们发现了一个案例，在Arase卫星观测极向ULF波1.5小时后，Van Allen Probe B观测到Arase卫星经过区域的质子分布函数的径向分布。这个例子是~10 keV质子激发向东传播的极向超低频波，这是本研究第一年发现的，表明这种现象是普遍观察到的。此外，它表明向地球的粒子扩散，这是向东传播的极向超低频波激发的特征。我们还对这些波动的空间尺度和能量波动进行了定量估计，并基于我们独立发现的现象对ULF波引起的径向共振粒子扩散提供了新的定量评估。以上内容将在IAGA-IASPEI 2021会议上呈现。在这项研究中，除了上述离子的径向扩散之外，我们还分析了与相对论性电子扩散相关的波。我们对缺乏统计调查的具有谐波结构的环形超低频波进行了统计分析，并澄清了它们对太阳风的依赖性。这有望进一步加深我们对超低频波在各种太阳风波动和磁层扰动条件下相对论电子波动中所起作用的理解。

项目成果

Eastward propagating second harmonic poloidal waves triggered by temporary outward gradient of proton phase space density: Van Allen Probe A observation

由质子相空间密度临时向外梯度触发的向东传播的二次谐波极向波：Van Allen Probe A 观测

• DOI: 10.1029/2019ja027158
• 发表时间: 2019
• 作者: Yamamoto; K.; M. Nose; K. Keika; D. P. Hartley; C. W. Smith; R. J. MacDowall; L. J. Lanzerotti; D. G. Mitchell; H. E. Spence; G. D. Reeves; J. R. Wygant; J. W. Bonnell;S. Oimatsu
• 通讯作者: S. Oimatsu

山本が地球電磁気・地球惑星圏学会学生発表賞を受賞

山本荣获地电磁学和地球、行星与球体学会颁发的学生展示奖。

Eastward Propagating Second Harmonic Poloidal Waves Triggered by Temporary Outward Gradient of Proton Phase Space Density: Van Allen Probe A Observation

质子相空间密度临时向外梯度引发的向东传播的二次谐波极向波：范艾伦探测器观测

• 发表时间: 2020
• 作者: K. Yamamoto; M. Nose; K. Keika; D. P. Hartley; C. W. Smith; R. J. MacDowall; L. J. Lanzerotti; D. G. Mitchell; H. E. Spence; G. D. Reeves; J. R. Wygant; J. W. Bonnell; S. Oimatsu
• 通讯作者: S. Oimatsu

Statistical Property of Long Lasting Poloidal Pc 4-5 Waves and Its Relation with Proton Phase Space Density Variations: Van Allen Probes Observation

持久极向 Pc 4-5 波的统计特性及其与质子相空间密度变化的关系：范艾伦探针观测

• 发表时间: 2019
• 作者: Yamamoto; K.; M. Nose; K. Keika; C. Kletzing; C. W. Smith; R. J. MacDowall; L. J. Lanzerotti; D. G. Mitchell; & H. Kim
• 通讯作者: & H. Kim

Second harmonic poloidal standing Alfven waves excited by a steep gradient of proton phase space density at the edge of the nose structure

由鼻子结构边缘的质子相空间密度的陡梯度激发的二次谐波极向驻阿尔芬波

• 发表时间: 2021
• 作者: Kazuhiro Yamamoto; K. Seki; M. Nose; A. Mastuoka; M. Teramoto; R. Nomura; S. Kasahara; S. Yokoya; K. Keika; K. Asamura; Y. Kasahara; A. Kumamoto; F. Tsuchiya; M. Shoji; Y. Miyoshi; I. Shinohara; H. Spence; G. Reeves
• 通讯作者: G. Reeves