ＥＳＲ観測による電子密度変動

*杉野 正彦[1], 野澤 悟徳[1], 藤井 良一[1]

太陽地球環境研究所[1]

Characteristics of high-latitude ionosphere
in terms of electron density observed with ESR

*Masahiko Sugino[1] ,Satonori Nozawa [1],Ryoichi Fujii [1]
Solar-Terrestrial Environment Laboratory[1]

ESR observations show enhancements of the electron density in a different manner with EISCAT KST radar ones. The main cause of the F region electron density enhancements is particle precipitation in the cusp region. On the other hand, in the E region, an increased electron density is often observed in a very narrow region in altitude. The present study suggests that this phenomenon is related with the direction of electric fields and neutral winds around the polar cap boundary.

スヴァルバールに位置する非干渉散乱レーダー (ESR) は、 カスプ領域を観測するのに適しており、それにより観測される 電子密度は、より低緯度のオーロラ帯を主とするレーダー観測 からとは違った、特徴的な変動を示す。これらの電子密度変動の 特徴を明らかにすることは、それから導出される電気伝導度、 さらには電流系を理解する上でも意義深く、また、対応する 磁気圏での領域を同定する上での重要な情報を与える。
ESR における最も特徴的と思われる電子密度変動は、 昼側カスプ領域周辺での粒子降下に起因する、電離圏 F 領域での 上昇である。真夜中側においては、カスプ近傍と同様な 電離圏 F 領域での電子密度上昇が観測されることがあるが、 この場合は電子温度の上昇を伴わず、また電場の方向の考慮 すると、昼側で生成された高電子密度領域が輸送されてきたもの を観測していると考えられる。
一方、電気伝導度に対し重要な意味をもつと考えられる、 電離圏 E 領域に於いても、オーロラ帯では観測されないような 特徴的な電子密度の変動が観測される。特に夕方側の時間帯では、 次に述べるような特徴を示す電子密度上昇が観測されることが ある。
(1) 数 km 以内に限られた狭い高度領域において、電子密度上昇が 観測される。
(2) 数時間に及ぶ時間の経過に従い、その高度を 下げる。
(3) その電子密度上昇は、降下粒子に起因する広高度に 及ぶ電子密度上昇が観測される領域から観測されない領域へ移る 境界近傍で、観測される。
(4) それに伴い、電場の成分は北向き から南向きに変わる。
(5) イオン速度は、その高電子密度高度を 境界として、方向を逆にする。
(6) 季節依存性は示さない。
以上のことから、電場の発散の存在するようなコンベクションセル、 またはポーラキャップ境界付近における現象で、速度差により プラズマが集積され、境界からポーラーキャップ内に向け高度を 下げるような層状の高密度領域を成すことが示唆される。また、 境界近傍での電流系を担うことも期待される。このような電子密度 上昇の成因に関し、中性風との関係についても議論を加える予定 である。