プラズマ圏・内部磁2002/0気圏研究会（

3/13）

1

電離圏イオン流出現象山田学，渡部重十（北大･理）

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

2

極域電離圏から流出している低エネルギーイオンはどこへ運ばれるのか ??

予想される行き先– Tail/lobe, プラズマシー

ト，放射線帯，リングカレント，電離圏へ戻ってくる…．

低エネルギーイオンが各領域にどの程度存在し，どの様な役割を果たしているか定量的にはよくわかっていない .

Chappel et al., 1987

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

3

内部磁気圏観測 粒子観測（ DE １， AKEBONO,

GEOTAIL, POLAR, FAST, CLUSTER, … ） 光学観測 IMAGE 衛星

He ＋ 共鳴散乱光（ 30.4nm ） を用いたプラズマポーズの観測

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

4

極域電離圏からのイオン流出量Akebono/SMS Fast Scan

Mode 観測結果 流出量は太陽活動に関係 磁気活動が活発になると流

出領域低緯度側へシフト H ＋： O ＋≈ 1:2 は必然 ?

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

5

極域電離圏より 様々なイオンが流出

Akebono/SMS Mass Scan Mode 観測結果– 大抵観測される

• H+,He+,O+

– 場合により観測される• D+ or He++, O++

（カスプなど特定の場所 ? ）

• N2+,NO+,O2

+

（主に磁気活動高い場合 ? ）

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

6

N2+ 共鳴散乱光観測

Romic et al.(1999)

粒子観測から様々な種類のイオンが流出していることがわかっておりN2

+ の共鳴散乱光などでイオンの動きをイメージングできるかもしれない

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

7

期待されるスペック 粒子観測 ( 高エネルギー粒子中での観測方法が必要 )

Thermal Ion を３ D 速度空間で計測– イオン種 : AMU/q = 1 ～３２程度– エネルギー : 0 eV ～ 200 eV– 時間分解能 : ～ 10 msec

イメージ観測 （全体像がつかめる . 波動等との関係は掴めない）

– He+ ， O+ ， N ２＋などの共鳴散乱光を使う．

※ どちらも電場，磁場，波動の同時観測が必須 .

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

8

まとめ イオンアウトフローについてはかなりわかってきた . これからやることは定量的な議論と，磁気圏に与える影響（リングカ

レント etc. ）を解明すること . 定量的な議論をするために，アウトフローをモニターする必要がある .→IN-SITU 観測とイメージ観測を組み合わせる必要がある . 紫外領域の共鳴散乱光を使う手もあるが， MSX 衛星のような方法がよ

り GOOD かもしれない . 理由：地上（レーダー，光学観測，…）との同時観測の可能性がある .

→ 実現できればかなり定量的に（量だけでなく，磁気嵐との関係などもふくめ）議論できるはず .

O+， N2+などをモニターすることで内部磁気圏でもプラズマ分布と運

動・消滅をはじめて解明できるかもしれない .

この手法が可能ならば，宇宙天気研究のキー研究となるのは間違いない！！

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

9

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

10

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

11

低エネルギーイオンを計測すると

そもそもどの程度存在し，どのような役割を果たしているのかのか未知である .

電離圏から磁気圏への物質輸送ルートをしる手掛かりとして He+,O+ （あるいは分子イオン）をトレーサーにできる .

2002/03/13プラズマ圏・内部磁気圏研究会（ ）

12

Akebono/SMS Mass Scan Mode観測結果