[P-EM19] 太陽圏・惑星間空間

[PEM19-02] 地球フォアショックにおける荷電粒子の二次フェルミ加速：波動分散の効果

*大塚 史子¹、松清 修一¹、羽田 亨¹ (1.九州大学大学院総合理工学研究院)

キーワード：二次フェルミ加速、粒子加速・エネルギー拡散、波動分散

地球バウショック上流の電磁波動は、MHD近似が可能な低波数領域からイオン慣性長以上の分散性が現れる高波数領域まで広がっている。これらの波動が一方向に同じ位相速度で伝搬する場合には、イオンの運動エネルギーは保存されたまま、ピッチ角散乱のみが起こる。一方、これらの波動が双方向に伝搬する場合には、ピッチ角散乱によって伝搬方向を反転させたイオンが、波動との衝突・追突を不規則に繰り返し、平均として運動エネルギーを増加させることができる。この加速機構は二次のフェルミ加速として知られている。先行研究では、双方向に伝搬する波動を分散性のないアルフヴェン波として、二次フェルミ加速のテスト粒子解析が行われている(e.g., Terasawa,1989; Kuramitsu and Hada, 2000)。イオンの磁力線方向の速度がアルフヴェン速度の数倍である場合、サイクロトロン共鳴する波数はイオン慣性長より小さく、散乱体である電磁波動をMHD波動と考えることは妥当である。しかし、アルフヴェン速度と同程度の速度を持つイオンは、波動分散性のために右偏波の波動と線形共鳴できなくなるため，波動分散の効果が加速効率に影響を与えるはずである。
本稿では波動の分散性に着目し、イオンの二次フェルミ加速のテスト粒子計算を行う。 磁力線に沿って双方向に伝搬する電磁波動は、右偏波および左偏波の波動成分の重ね合わせとして与え、各波動成分のパワースペクトルは傾き負のベキ型とする。また、これらの波動は冷たいプラズマの分散関係を満たす。初期のイオンの運動エネルギーをパラメータとし、波動分散の効果によって、イオン加速効率が上昇するか否かを検証する。また可能であれば、クラスター衛星観測 (Kis et al., 2004)との関連を議論したい。