磁気圏近尾部におけるサブストームgrowth phaseのカレントシートの発達

*浅野 芳洋[1], 向井 利典[1], 齋藤 義文[1], 早川 基[1]
長井 嗣信[2]

文部科学省宇宙科学研究所[1]
東京工業大学[2]

Current sheet evolution in the substorm growth phase in the near-Earth magnetotail

*Yoshihiro Asano[1] ,Toshifumi Mukai [1],Yoshifumi Saito [1]
Hajime Hayakawa [1],Tsugunobu Nagai [2]
The Institute of Space and Astronautical Science[1]
Tokyo Institute of Technology[2]

Using GEOTAIL data, we have calculated the cross-tail current densitydirectly from the ion and electron moment data, and have analyzed thestructure of the near-Earth current sheet in the growth phase. In thisinterval the current sheet becomes thinner on the Earthward side ofthe initial X-line position. The current is intensified around theneutral sheet on average, but at the same time it becomes variable. Inassociation with the temporal or spatial thinning of the currentsheet, the current density enhances at the off-neutral sheet plasmasheet at the most, forming the intense current sheet as thin as theion inertial length. At this time Ez toward the neutral sheetdirection is formed and the plasmas drift dawnward, indicating thechange of the current carrier from the ions to the electrons.

サブストームgrowth phaseには磁気圏尾部の圧力が増し、同時に磁場がtail-likeな形状に変化するということは過去の観測から知られている。この時cross-tail current sheetがどの程度薄くなり、電流がどのように作られているかはリコネクションやサブストームのトリガーを考える上で重要な情報である。我々は今までGEOTAIL衛星の観測データを用いてイオン及び電子の観測から直接電流密度を求め、サブストーム時の電流層の構造変化の解析を行って来た。その結果growth phaseにおいては昨年秋の学会で述べたようにオンセットに伴うリコネクション領域の地球側でのみneutral sheet近傍でcurrentのintensificationが見られた。だがこの際の平均的なカレントシートの厚さは0.3Re程度であり、必ずしもイオンの慣性長ほどは薄くならない場合が多い。しかし今回の解析により、薄くなったカレントシートは構造が変化しやすく、部分的または一時的なカレントシートの伸縮によりしばしばイオン慣性長程度のカレントシートが形成されることが明らかになった。この時のカレントシートは、neutral sheetで電流密度がもっとも強く外側に向かって落ちていくという平均的な分布とはしばしば異なり、neutral sheetからやや外れた部分において顕著な電流密度の増大が見られるという結果が得られた。この薄いカレントシートにおいてはneutral sheet向きの電場が発生し、これによってプラズマはdawnwardにドリフトするようになる。磁気圏近尾部においてはglobalな対流の影響も無視することが出来ない。growth phaseにおいては通常南向きIMFに伴って地球向きの対流が生じており、同時に真夜中側から磁気圏側面部へ向かう対流が観測されている。この対流によるドリフト速度は-14Re>Xにおける通常のカレントシートではイオンのdiamagnetic currentと同程度の大きさを持ち、その結果イオンの電流はdusk側では強められ、dawn側では消されてしまう。dawn側では電子が同時にdawn側へ流れるようになるので、電流の担い手は電子となっているという結果が得られた。カレントシートが薄くなった時のneutral sheet向きのEz電場はこの対流電場に比べると非常に強く、その結果growth phase終盤においてオンセットに伴ってリコネクションが形成される領域の地球側では一時dawn側へイオンが流れる様子が見られる場合がある。