中緯度電離圏イレギュラリティの生成に関する3次元計算機シミュレーション

*横山 竜宏[1], 山本 衛[1], 深尾 昌一郎[1]

京都大学宙空電波科学研究センター[1]

3-dimensional numerical simulation of field-aligned irregurarities in midlatitude E-region

*Tatsuhiro Yokoyama[1] ,Mamoru Yamamoto [1]
Shoichiro Fukao [1]
Radio Science Center for Space and Atmosphere, Kyoto University[1]

Observations of the midlatitude E-region field-aligned irregularities (FAI) with the MU radar show that distinctive quasi-periodic (QP) echoes frequently appear with more than 30 km height extent, which cannot be explained by horizontally stratified sporadic-E (Es) layers. We have made 3-dimensional numerical simulation for the midlatitude E-region to examine more realistic behavior of the ionosphere. As a preliminary result, the field-aligned current coupling between E- and F-region is found associated with polarization electric field generated in the Es layer.

中緯度電離圏E領域沿磁力線イレギュラリティ(Field-Aligned Irre gularities; 以下FAI)は電子密度の不安定が地球磁場の直交方向に 成長するプラズマ不安定現象であり、MUレーダーを中心として研究 が進められてきた。特に準周期エコーと呼ばれる特徴的な筋状のレ ーダーエコーは広い高度範囲にわたって出現し、薄いスポラディッ クE層(Es層)の存在だけではその構造を説明できない。これまでの レーダー、ロケット等による観測から、E領域において発生する強 い分極電場がFAIを引き起こすとするモデルが提唱されている。 我々はこれまでに鉛直子午面内における2次元のシミュレーション モデルを開発し、Es層内にプラズマ密度の水平不均一構造が存在す る場合等、様々な場合において強い分極電場が生じるという結果を 得た。発生した分極電場は地球磁場に沿ってマッピングされ、磁力 線に沿ったプラズマ密度構造が形成された。しかし、東西方向には 全て一様と仮定していたため、現実的なシミュレーションを行うに は多くの制限があった。 そこで、アルゴリズムの改良と高速化を図り、従来のモデルを3次 元化したシミュレーションモデルを構築した。Es層内の東西方向に 伸びたプラズマ塊の両端に勾配がある場合、提唱されているモデル では分極電場は打ち消されると考えられていたが、シミュレーショ ンの結果、プラズマ塊の両端でF領域との電流のカップリングが見 られ、分極電場は維持される様子が見られた。このモデルにより、 さらに現実的なシミュレーションを行うことが可能であり、FAI生 成機構の解明に対する貢献が期待できる。