土星内部磁気圏におけるダスト-プラズマ相互作用

土星内部磁层中的尘埃与等离子体的相互作用

基本信息

批准号：
12J03324
负责人：
堺正太朗
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2012
资助国家：
日本
起止时间：
2012 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

土星内部磁気圏におけるダスト-プラズマ相互作用について, 過去の観測結果に基づきイオン速度が共回転速度から遅れる原因が調べられ. イオン速度はダスト密度が大きい, あるいはダスト層の厚さが厚い時に減少することが明らかとなった. また磁気圏イオン速度は電離圏電気伝導度にも強く依存することが明らかとなった. そこで本研究では電離圏電気伝導度を求めるために電離圏プラズマ密度, 速度, 温度を数値計算によって求めた. プラズマ密度は高度1200km付近で最大値10^<10>m^<-3>となった. 速度は高度10000km以下でプロトンのような軽いイオンは上向きの速度, 重いイオンは下向きの速度を持った. 特に上向き高速流イオンは土星系において初めて提案した結果である. これは遠心力及び分極電場による加速と重力によるバランスによるものと考えられる. 温度は従来の結果から極端に高くなった. 高度2000㎞付近で2000K, 高度10000kmで20000Kとなった. 低高度ではジュール加熱が, 高高度では磁気圏からの熱流が温度上昇に寄与していることが明らかとなった. 電離圏電気伝導度はローカルタイム依存性を示した. 昼間, 伝導度は最大となり明け方に最小となる. これは磁気圏イオン速度のローカルタイム依存性を示唆している. 以上の結果から, 土星内部磁気圏は強く電離圏と結合していることが分かった. これらの成果はまもなく論文投稿予定である.カッシーニ・ラングミュアプローブのデータ解析を行い, エンセラダスプリュームのプラズマ特性を調べた. 土星内部磁気圏ではプリュームが重要なパラメターである. 電子密度とイオン密度の比はエンセラダスに近い領域で0.01, 離れると0.4となった. これはプリューム内に大量の荷電ダストが存在していることに一致している. これらの結果も論文投稿準備中である.

关于土星内部磁层中的灰尘相互作用，基于过去的观察结果研究了离子速度延迟离子速度的原因。发现当灰尘密度较大或灰尘层厚度厚时，离子速度会降低。还表明磁层离子速度也很大程度上取决于电离层的电导率。在这项研究中，通过数值计算来计算电离层血浆密度，速度和温度，以确定电离层电导率。在10,000 km或更短的高度下，血浆密度最大为10^<10> m^<-3>。速度低于10,000公里，质子等轻离子的速度向上，而重离子的速度向下速度。这是第一次在土星系统中提出向上的速度。这被认为是由于离心力和极化电场和重力引起的加速度平衡所致。从先前的结果中，温度非常高。它的高度为2000公里，高度为10,000km，高度为2000k。据揭示，在低海拔和磁层的热流处加热的焦耳加热有助于高海拔高度的温度升高。电离层电导率对当地时间具有依赖性。白天，电导率为最大，最小值是黎明时的最小值。这表明磁层离子速度的局部时间依赖性。从上述结果可以发现，土星的内部磁层与电离层强烈耦合。这些结果将很快提交。研究了Cassini-Langmuir探针的数据分析，以研究Ecceladas羽流的血浆特性。李子是土星内部磁层中的重要参数。在Ecceladus附近的区域，电子密度与离子密度的比率为0.01，分离为0.0时为0.4。这与羽流中大量充电的灰尘存在一致。这些结果也正在为提交纸张做准备。