SCに伴う磁気圏内擾乱域の発生と伝播について

*新堀 淳樹[1], 小野 高幸[1], 大家 寛[2]

東北大学理学研究科地球物理学専攻[1]
福井工業大学[2]

SC triggered disturbances in the plasmasphere

*Atsuki Shinbori[1] ,Takayuki Ono [1],Hiroshi Oya [2]
University of Tohoku[1]
Technology of Fukui University[2]

Generation of plasma waves and DC electric field associated with SCs is studied in detailed by using the long term archived data of the Akebono satellite. A data set of 63 SC events observed in the plasmasphere indicates generation of ion cyclotron waves, LHR waves and UHR waves. On the other hand, the electric field has the amplitude of about 10 [mV/m] with the westward direction inside the plasmasphere. These responses of the plasma waves and DC electric field associated with SCs can be interpreted as the propagation of compressional wave into the plasmasphere.

1.はじめに 　太陽風中に含まれる不連続面や衝撃波との会合で発生するSCに伴う電磁 流体波が、磁気圏、プラズマ圏、及び電離圏に伝播してゆく際に励起される電流や電場に関する研究は、長い歴史がある。しかしこれらの研究は、 地上観測や静止軌道上での観測に基いており、特にプラズマ圏内における 観測例は、CRRES衛星による1例のみであり、この領域における十分な衛星 観測の報告はこれまでなされてない。本研究では、プラズマ圏内にお けるSCに伴う擾乱の様相を詳細に調べるため、高時間分解能をもち、長期 間継続的に広範な領域を観測しているあけぼの衛星の観測データと柿岡の 1秒値とを合わせた詳細な解析が行われた。 2.解析方法 　プラズマ波動及び電場観測データは、あけぼの衛星におけるPWS、VLF、 ELF、及びEFDが用いられるが、1989年3月から2001年6月までの期間に SYM-Hデータにおいて10分以内で起こる5nT以上の急な立ち上がりから744 例のSCが同定され、あけぼの衛星における観測データの中にはそれらに対応したSC関連現象としてプラズマ圏内にて観測された事例が、63例見い出 だされた。一方、地上の磁場データは柿岡の1秒値を用いて、SCの開始時刻を精密に決定している。 3.解析結果 　あけぼの衛星が磁気地方時5時の磁気赤道面付近に位置していた1989年 12月1日の例では、SCの立ち上がりに同期して水素、ヘリウム、及び酸素 のイオン波、LHR周波数付近のホイッスラー波の周波数上昇とUHR波動の強 度の増大が引き起こされている。それに対応して電場のx成分とy成分に周 期が約120秒、振幅が10[mV/m]を超えるような大きな変動が見うけられ た。さらに、その電場の振幅は約3分以内で減衰してしまうという特徴を 持っている。また、この例では、電場の向きがx成分、y成分ともに負の方 向をむいていた。 　一方、この例以外の22例ついて電場の向きの変化に着目した解析を行っ た結果、12時付近では、y成分のみが負の方向を、19時付近では、x成分、 y成分ともに正の方向を向くという電場の向きについてのローカルタイム 依存性が見出され、全体として時計周りの方向を向いていることが認めら れる。 4.考察と結論 　本件究では、SCに伴い、プラズマ圏内においてELF-VLF帯のプラズマ波 動と大振幅の電場が励起されていることを示した。また、この電場の変動 は、あけぼの衛星で観測された磁場変動に対応していることから、プラズ マ圏内を伝播する圧縮波の波面によるものであると推察される。そして、 この電場の向きが全体として時計周りの方向を向いていることから、圧縮 波がプラズマ圏内を屈折しながら伝播していることが判明した。したがっ て、この事実は、Wilken et al(1982)によって予見されていたことであ るが、今回、あけぼのの電場観測から実証したことになる。さらに、こ の事実からELF-VLF帯のプラズマ波動励起には、この圧縮波の電場が関与 していると考えられ、今後、圧縮波がもたらす粒子加速やプラズマ加熱の 実体を解明してゆくことになる。