Electron Energy-time Dispersion Observed by SS520-2 Soundign Rocket

*Hiroki Tanaka[1] ,Yoshifumi Saitou [1],Kazushi Asamura [1]
Shinich Ishii [1],Toshifumi Mukai [1]
ISAS[1]

SS-520-2 sounding rocket was launched from Ny-Alesund, Norway, on 4/12/2000,0916UT. We have developed an Electron and Ion energy Spect- rum Analyzer (ESA/ISA) for this rocket experiment. ESA observed mult- iple field-aligned energy-time dispersed electrons precipitations. We calculated the injection point using two different methods. TOF meth- od and Pitch angle dispersion method. Injection altitude was estimat- ed to be about 4000 km by TOF method, but the result of the Pitch an- gle dispersion show that injection altitude was dependent on the ele- ctron energy. As Alfven waves with finite perpendicular extent to the magnetic field propagate from the magnetosphere to the ionosphere, there exists parallel electric field in the wave front. We applied kinetic Alfven wave model for explaining the electron acceleration.

観測ロケットSS-520-2号機がノルウェーのスピッツベルゲン島 にあるニューオルソンから2000年12月4日9時16分(UT)に成功裡に 打ち上げられた。我々は本ロケット実験搭載用に 10eV〜10keVの エネルギー範囲（エネルギー分解能 10%）を[20msec/spectrum] という高時間分解能で観測できる電子／イオンエネルギー分析器 （ESA/ISA）を開発した。観測では発射から200[sec] （高度約530km、MLT 13。3 ILAT 76。5）で電子およびイオンの カウントが確認され、1130[sec]（高度約190km、MLT 11。9 ILAT 74。5）までのロケット飛行中に欠損のない非常に良好なデータ が得られた。 イオンのデータから、Flight全般にわたってマントル領域から 降り込んできたと思われるエネルギー分散構造が見られたことと ロケットの軌道を考慮すると、ロケットはカスプの高緯度側を 飛行したと推定される。電子については、Inverted-V構造の 降り込みが数多く観測された。電子のエネルギーが増加する領域 に対応して、イオンの降り込みエネルギーが減少することが確認 され、ロケット上空に上向き電場が存在していたことが示唆され る（詳細は本講演会　石井他）。さらに、電子のデータからは、 高時間分解能観測の成果の一つとして、Energy dispersion （200eV〜20eV）を伴うfield-aligned の降り込みが、周期的 （〜1Hz）に見られるという現象がいくつかの時間帯で観測 された。2つのDispersionが同じ時刻で重なっている場合が見られ ることから、なんらかの時間変動を伴う電子の加速メカニズムが ロケット上空に存在したことが予想される。単純なTOFを仮定して 求めた電子のinjection pointは高度約4000km付近となるが、 ピッチ角分散よりエネルギー毎にinjection point を求めると、 高いエネルギーほど高高度で加速されたと思われる傾向が 見られた。またDispersionの分布関数の時間発展を見ると、 Inverted-V構造の降り込み領域で見られるようなaccelerated Maxwellianではないことが分かった。高度数千km で、非常に field-aligned かつ高度によって加速エネルギーの異なる電子の 加速メカニズムとしてKinetic Alfven Waveが考えられる。 一般にKinetic Alfven Waveは波が磁力線垂直方向に構造を伴う 場合、波の速度が高度数千km付近でローカルな電子の熱速度以上 に速くなることで、波のfrontに沿磁力線電場を伴って進行し、 この電場と電子が共鳴することで電子を加速させると考えられて いる。我々は、ロケットの粒子観測データをもとにこのモデルの 妥当性を検討した。また、ロケット打ち上げの同時間帯には AKEBONO衛星、およびFAST衛星がロケットの飛行経路に近い領域 を飛行しており、この2つの衛星データとの比較も行なう。