電離圏からのイオン流出過程と地球起源イオンのリングカレントへの寄与に関する研究

电离层离子流出过程及陆地离子对环流贡献的研究

• 批准号: 12J05283
• 负责人: 北村 成寿
• 金额: $ 2.53万
• 依托单位: Nagoya 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: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J05283/
• 关键词: イオン流出; 極域電離圏; 地球磁気圏; 光電子; FAST衛星; 磁気嵐; オーロラ; イオン組成

オーロラ帯では磁気圏からのエネルギー流入によってイオン流出が発生し、磁気圏に地球起源イオンを供給している。特に、重い酸素イオンの流出及び磁気圏への供給に関してはこのオーロラ帯からのイオン流出の寄与が大きく、重要視されている。FAST衛星の1998年1月から1999年2月の電磁場、電子、イオン、イオン組成のデータを解析し、流出するイオンの組成、エネルギーインプットと流出イオンフラックスの太陽天頂角依存性について解析を行った。その結果、磁力線のフットプリントの電離圏が日照状態の場合には流出イオンは酸素イオンが支配的な傾向があるが、日陰では水素イオンが支配的な傾向があることが明らかになった。また、大フラックスの酸素イオン流出イベントについては主に日照時に発生していた。降り込み電子(>50 eV)の密度とイオン流出フラックスの関係についても太陽天頂角依存性が見られ、酸素イオンの流出フラックスの理解には以前から指摘されていたエネルギーインプットに加えて、電離圏への日照の効果を考慮する事が重要である事を示した。このデータセットを用いてイオン組成比(酸素/水素、ヘリウム/水素)の太陽天頂角依存性、エネルギーインプット(ポインティングフラックス、電子降り込み)とイオン流出フラックスの経験モデルを構築した。これらの経験モデルは磁気圏のモデリング研究において地球起源イオンの地球側の境界条件の設定に不可欠である。既存の経験モデルではイオン組成、太陽天頂角の効果が全く考慮されていなかった。過去の研究では特に日陰での酸素イオンの流出量を過大評価していた可能性があることが示された。新たに構築した経験モデルは地球起源イオンのリングカレントへの寄与についてのより定量的な評価に大きく寄与し、磁気嵐の発達過程の理解へも貢献することができると期待される。

在极光区，由于来自磁层的能量流入而发生离子流出，向磁层提供源自地球的离子。特别是，对于重氧离子的流出及其对磁层的供给，来自极光区的离子的流出做出了很大的贡献并且被认为是重要的。我们分析了FAST卫星1998年1月至1999年2月的电磁场、电子、离子和离子成分的数据，并分析了流出离子的成分、能量输入以及流出离子通量的太阳天顶角依赖性。结果表明，当磁力线足迹的电离层在阳光下时，流出的离子往往以氧离子为主，而在阴影下，流出的离子往往以氢离子为主。此外，大通量氧离子流出事件主要发生在日照时段。在入射电子密度（> 50 eV）与离子流出通量之间的关系中还观察到了对太阳天顶角的依赖性，这表明考虑太阳光对太阳天顶角的影响非常重要。使用该数据集，我们构建了离子成分比（氧/氢、氦/氢）、能量输入（指向通量、电子沉淀）和离子流出通量的太阳天顶角依赖性的经验模型。这些经验模型对于在磁层建模研究中设置地球来源离子的地球侧边界条件至关重要。现有的经验模型没有考虑离子成分和太阳天顶角的影响。之前的研究表明，他们可能高估了氧离子的浸出量，尤其是在阴凉处。预计新构建的经验模型将极大地有助于更定量地评估陆地离子对环流的贡献，也将有助于理解磁暴的发展过程。

项目成果

電離圏へのエネルギー流入と酸素及び水素イオン流出との関係の太陽天頂角依存性

流入电离层的能量与氧和氢离子流出之间关系的太阳天顶角依赖性

• 发表时间: 2014
• 作者: 北村 成寿;関 華奈子;桂華 邦裕;西村 幸敏;堀 智昭;Robert J. Strangeway;E. J. Lund
• 通讯作者: E. J. Lund

Very-low-energy O+ion outflows during geomagnetic storms

地磁风暴期间极低能量的 O 离子流出

• 发表时间: 2014
• 作者: 北村 成寿;関 華奈子;桂華 邦裕;西村 幸敏;堀 智昭;Robert J. Strangeway;J. P. McFadden;E. J. Lund;北村 成寿;北村 成寿
• 通讯作者: 北村 成寿

Solar zenith angle dependence of relationships between energy inputs to the ionosphere and O+ and H+ ion outflows

电离层能量输入与 O 和 H 离子流出之间关系的太阳天顶角依赖性

• 发表时间: 2014
• 作者: Kitamura;N.;K. Seki;K. Keika;Y. Nishimura;T. Hori;R. J. Strangeway;and E. J. Lund
• 通讯作者: and E. J. Lund

Photoelectron flow and field-aligned potential drop in the polar wind

极地风中的光电子流和场对准电势降

• 发表时间: 2014
• 作者: 北村 成寿;関 華奈子;西村 幸敏;堀 智昭;Robert J. Strangeway
• 通讯作者: Robert J. Strangeway

Geomagnetic activity dependence of photoelectron outflows and the field-aligned potential drop in the polar cap

光电子流出的地磁活动依赖性和极帽中的场对准电势降

• 发表时间: 2013
• 作者: 北村 成寿;関 華奈子;桂華 邦裕;西村 幸敏;堀 智昭;Robert J. Strangeway;J. P. McFadden;E. J. Lund;北村 成寿;北村 成寿;北村 成寿;北村 成寿;北村 成寿;北村 成寿
• 通讯作者: 北村 成寿