研究成果

地球近傍の宇宙で発生するプラズマと電磁波の相互作用発生域の可視化に成功 -最新の科学衛星「あらせ」と極北のオーロラ観測から宇宙の物理現象を理解-


2019年01月18日


     海老原祐輔 生存圏研究所准教授、尾崎光紀 金沢大学准教授、三好由純 名古屋大学教授、塩川和夫 同教授、細川敬祐 電気通信大学准教授らの研究グループは、国立極地研究所、東北大学、JAXA宇宙科学研究所、フロリダ大学(アメリカ合衆国)、国立研究開発法人情報通信研究機構、アサバスカ大学(カナダ)などと共同で、地上で観測されるオーロラを使い、波動粒子相互作用発生域の形状変化の詳細を世界で初めて明らかにしました。

     波動粒子相互作用は、地球近傍の宇宙で発生する電磁波コーラスと高エネルギー電子の共鳴によって生じ、人工衛星の回路の障害や宇宙飛行士の被ばくを引き起こします。

     本研究グループは、コーラス波動が高エネルギー電子を地球の大気中へ降下させる際に特殊なオーロラを発光させることに着目し、地球周辺の放射線の様相を調査する科学衛星「あらせ」と地上観測網PWINGとの協調観測を行いました。

     本研究の結果、「あらせ」が地球から約3万キロ離れた距離でコーラス波動を捉えたと同時に、そのコーラス波動に伴う波動粒子相互作用が引き起こした突発発光オーロラを地上で捉え、波動粒子相互作用発生域の形状変化が数十ミリ秒単位で非対称に発達することを明らかにしました。

     本研究成果は、オーロラが宇宙電磁環境を可視化するためのディスプレイになりうることを間接的に示したとともに、今後、オーロラを用いた宇宙電磁環境ハザードマップを作成することにより、安心、安全な宇宙利用拡大に貢献することが期待されます。

     本研究成果は、2019年1月16日に、国際学術誌「Nature Communications」のオンライン版に掲載されました。

     

    図:本研究のイメージ図

    詳しい研究内容について

    書誌情報

    【DOI】 https://doi.org/10.1038/s41467-018-07996-z

    【KURENAIアクセスURL】 http://hdl.handle.net/2433/236054

    Mitsunori Ozaki, Yoshizumi Miyoshi, Kazuo Shiokawa, Keisuke Hosokawa, Shin-ichiro Oyama, Ryuho Kataoka, Yusuke Ebihara, Yasunobu Ogawa, Yoshiya Kasahara, Satoshi Yagitani, Yasumasa Kasaba, Atsushi Kumamoto, Fuminori Tsuchiya, Shoya Matsuda, Yuto Katoh, Mitsuru Hikishima, Satoshi Kurita, Yuichi Otsuka, Robert C. Moore, Yoshimasa Tanaka, Masahito Nosé, Tsutomu Nagatsuma, Nozomu Nishitani, Akira Kadokura, Martin Connors, Takumi Inoue, Ayako Matsuoka & Iku Shinohara (2019). Visualization of rapid electron precipitation via chorus element wave–particle interactions. Nature Communications, 10:257.


    地球近傍の宇宙で発生するプラズマと電磁波の相互作用発生域の可視化に成功 -最新の科学衛星「あらせ」と極北のオーロラ観測から宇宙の物理現象を理解-
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