昼側外部磁気圏におけるPc 1波動の発生とプロトンオーロラ活動
*福西 浩[1], 片岡 龍峰[1], 吉田 直文[1]
Louis J. Lanzerotti[2], Mark J. Engebretson[3]
Harald U. Frey[4], Stephen B. Mende[4]
東北大学大学院理学研究科地球物理学専攻[1]
Bell Laboratories, Lucent Technologies[2]
Physics Department, Augsburg College[3]
Space Science Laboratory, University of California[4]
Occurrences of Pc 1 Waves in the Dayside Outer Magnetosphere and Related Proton Aurora Activity
*Hiroshi Fukunishi [1]
,Ryuho Kataoka [1]
Naofumi Yoshida [1],Louis J. Lanzerotti [2]
Mark J. Engebretson [3],Harald U. Frey [4]
Stephen B. Mende [4]
Department of Geophysics, Graduate School of Science, Tohoku University[1]
Bell Laboratories, Lucent Technologies[2]
Physics Department, Augsburg College[3]
Space Science Laboratory, University of California[4]
Using ULF wave data measured by search coil magnetometers installed
at Automatic Geophysical Observatories (AGOs) and South Pole
station in the Antarctic, the occurrence conditions of Pc 1 waves
at high latitudes have been investigated in detail. Since these
Pc 1 waves are suggested to be generated by the electromagnetic
ion cyclotoron (EMIC) instability, we have also investigated
the behaviors of source protons using images of proton aurora
obtained by the all-sky imager installed at Longyearbyen (75.3
degrees in invariant latitude), Svalbard and the FUV instrument
onboard the IMAGE satellite. These analyses suggest that SSC/SI-related
Pc 1 waves are excited, accompanying enhancements of proton auroras,
by the compression of the dayside LLBL/BPS region by fast shocks,
while the outward motion of the magnetopause due to the formation
of hot flow anomalies (HFAs) induce ion cyclotron wave instability
in the LLBL/BPS region, resulting in occurrences of MIE-related
falling tone Pc 1 waves.
南極大陸に展開する６カ所（P1〜P6）の無人観測所網（AGOネットワーク）とSouth Pole stationは、磁気緯度70度から極点まで、すなわち、昼側カスプ・クレフト領域からポーラーキャップ全域をカバーする。本研究では、これらの観測所から得られたサーチコイル磁力計のデータと複数の衛星によって観測された太陽風データを比較し、MIE (Magnetic Impulse Event) およびSSC/SIに伴って観測されるPc 1波動（イオンサイクロトロン波）の特徴を詳しく調べた。また、スバールバル諸島 Longyearbyen （磁気緯度75.3 度）に設置した単色全天イメージャーとIMAGE衛星に搭載されたFUVで観測されたプロトンオーロラのイメージデータを用い、Pc 1 波動が出現したときのプロトンオーロラの活動を調べた。その結果、以下のことが明らかになった。
（１）SSC/SIに伴って磁気緯度 70〜75度の昼側領域に 中心周波数 0.2〜0.6 Hz、帯域幅 0.2 Hz程度のPc 1 波動が出現し、同時にプロトンオーロラ出現領域の急激な拡大と強度上昇が同時に起こる。すでに弱いPc 1 波動が出現している場合には、急激な強度と周波数の上昇が起こる。これらの観測事実は、昼側外部磁気圏のBPS(Boundary Plasma Sheet) 領域に存在する1 - 10 keV のプロトンの温度異方性が、SSC/SIに伴う圧縮性MHD波動の通過によって増大し、イオンサイクロトロン不安定性が成長した結果と考えられる。
（２）昼側LLBL領域の赤道側境界付近に出現するMIE (Magnetic Impulse Event) に伴って中心周波数 0.2〜0.6 Hz、帯域幅 0.1〜0.2 Hzの狭帯域Pc 1 波動が出現する。Pc 1 波動の出現領域はMIEに伴うTCV (Traveling Convection Vortex)の領域に限定されている。継続時間は約５分で、しばしば周波数が時間と共に単調に減少し、ダイナミックスペクトルはFalling-tone構造を示す。この Pc 1 の発生に関連してプロトンオーロラ活動の上昇がみられる。これらの観測事実から、太陽風不連続面の磁気圏境界への到達によるHFA (Hot Flow Anomaly)の形成によってMagnetopauseに近いLLBL(Low Latitude Boundary Layer)やBPS領域が急激に外側に拡大し、その結果その領域に存在したプロトンの温度異方性が上昇し、イオンサイクロトロン不安定性が成長したと考えられる。