[P-EM11] Dynamics of Magnetosphere and Ionosphere

[PEM11-P17] Variations of cosmic noise absorption (CNA) by energetic electron precipitation (EEP) and changes of the auroral morphology

*宮本 太志朗¹、大山 伸一郎^1,4,5、小川 泰信²、細川 敬祐³、栗田 怜¹、三好 由純¹、片岡 龍峰²、宮岡 宏²、Raita Tero⁴ (1.名古屋大学宇宙地球環境研究所、2.国立極地研究所、3.電気通信大学大学院情報理工学研究科、4.Sodankylä Geophysical Observatory, University of Oulu、5.Ionosphere Research Unit, University of Oulu)

キーワード：電離圏、オーロラ、高エネルギー電子降下

サブストームに関連したオーロラの形態の時間的・空間的変化は半世紀以上にわたり研究されており、比較的明るく、東西方向に伸展した形状をしたディスクリートアークや、それよりは輝度が低く、しかしかなりの広範囲に分布するディフューズオーロラなど、様々なオーロラの種類が知られている。そのなかでも、数秒から数十秒の周期で輝度が明滅する脈動オーロラや、その周辺に出現するパッチ状のオーロラはサブストームの回復相、特に、真夜中から明け方にかけて現れ、数百 keV を超える高エネルギーの電子降下を伴っていることが知られている。脈動オーロラと高エネルギー電子降下の発生メカニズムの解明は、放射線帯と地球超高層・中層大気との関係を知る上で重要なテーマでありArase衛星を始めとする衛星観測や、地上光学・電波観測による研究の結果、磁気圏のプラズマ波動と電子による波動粒子相互作用が主要因と考えられている。本研究では、地上から観測された脈動オーロラ、特にパッチ状に変化していく過程と、高エネルギー降下電子の時間・空間発展との関係に着目する。

脈動オーロラの発生の後に見られるパッチ状のオーロラへの形態変化 [e.g., Shiokawa et al., 2014] や、高エネルギー降下電子の時間発展 [e.g., Hosokawa and Ogawa, 2015] はそれぞれ先行研究がある。上述のように、脈動オーロラと高エネルギー降下電子には、生成機構の観点から強い関係があると考えられるが、パッチ構造への移行に伴い、高エネルギー降下電子が時間的、空間的にどのように変化するのか解析した研究はほとんどない。Oyama et al. [2017] では、パッチ構造の出現に合わせ、CNA (cosmic noise absorption) が増加することを示したが、２例のみの事例解析結果であった。また拠点観測データの解析結果であったため、オーロラが発生している領域の一部を切り出した解析結果であった。そこで本研究では、北欧に展開されたEMCCD (Electron Multiplying Charge Coupled Device) カメラとリオメータのネットワークを活用し、オーロラ形態と高エネルギー降下電子の時間発展と空間分布を同時にとらえる観測実験を実施した。

本研究では３イベント(2018年2月19-20日、2017年3月6-7日、3月29-30日)について、解析結果を報告する。これら全ての例で、北欧付近で２回、サブストームオンセットが発生した後、北欧が明け方付近になった頃に、再び、より西側(アイスランドやグリーンランド付近)でオンセットが発生した。特に今回着目するのは、後者のオンセットに伴うオーロラとCNAであり、オーロラはディフューズオーロラから、脈動、パッチ構造へと空間的・時間的に変化していった。このことから、遠方で起こったサブストーム活動が引き金となり、北欧上空において、これらのオーロラ形態の空間分布と時間変化が発生したと考えられる。この時のCNAは数時間かけて増減する、ゆっくりとした時間変化が特徴的であり、これは、北欧上空でサブストームオンセットが発生した時には見られない特徴である。また、緯度方向の分布はパッチ構造が見られる緯度ではCNAが増加し、見られない緯度ではCNAが一定の値を保つという特徴が確認された。発表では、これらの観測結果をもとに、オーロラ形態変化とCNAを増加させる高エネルギー降下電子の分布との間にある物理機構について考察を行う。