[P-EM13] Dynamics of Magnetosphere and Ionosphere

[PEM13-P10] 南極点基地多波長全天カメラ観測による昼間側脈動オーロラの周期性と太陽風応答性

*川村 美季¹、坂野井 健¹、吹澤 瑞貴¹、八木 直志¹、海老原 祐輔²、元場 哲郎³、門倉 昭⁴、小川 泰信⁴ (1.東北大学、2.京都大学生存圏研究所、3.名古屋大学、4.国立極地研究所)

キーワード：脈動オーロラ、昼間側、南極点基地

本研究では、昼間側で発生する脈動オーロラの周期性、脈動領域の空間変動と太陽風応答性に関する成果を報告する。脈動オーロラは、数秒から数十秒の周期で明滅するディフューズオーロラで、主に真夜中から朝方(0-6MLT)にかけてよく発生することが知られる。近年の地上と衛星の同時観測により、脈動オーロラは磁気圏赤道面付近におけるコーラス波動と電子が共鳴し、電子ピッチ角散乱されることにより生成されることが実証された[e.g., Kasahara et al., 2018]。加えて、静電電子サイクロトロン高調波（ECH）など他の生成メカニズムも提案されている。また、昼間側の磁気圏では太陽風動圧などの変化が脈動オーロラを引き起こすピッチ角散乱に影響を与えうることが期待されるため、注目を集めている[Engebretson et al., 1994, Vorobjev et al., 1999, Motoba et al., 2017]。しかし、日照のために昼間側における地上光学観測が可能な場所は世界的にも限られており、脈動オーロラの観測が不足している。このため、従来の研究では昼間側における脈動オーロラ周期性や出現特性、磁気活動度依存性、朝方側の脈動オーロラとの類似性と相違についてよくわかっていない。
そこで本研究では、昼間側の脈動オーロラの特徴を明らかにすることを目的として、南極点基地(地磁気緯度74.4°)における多波長オーロラ全天画像データを解析した。南極点基地は、冬期間約4か月間(5-8月)継続して 24時間連続観測が可能であり、世界で最も昼間側オーロラの観測に適している。また、同時の太陽風データとの比較を行った。南極点におけるパンクロ（波長選択無し）のWatec全天カメラ(時間分解能0.5 s)と、フィルターターレットにより557.7nmと630nm波長選択可能なASI-1全天カメラ（時間分解能64 s）の画像データを用いて、2014年6月24日と25日の2晩で昼間側での脈動オーロラのイベントを見いだした。このイベント解析の結果、主脈動周期は6月24日と25日ともに10-50秒の比較的長周期であることがわかった。これは昼間側脈動オーロラの先行研究と一致する。脈動オーロラの緯度方向の発生領域に関しては、24日よりも25日のほうが磁気高緯度方向(磁気緯度74.5 °以上)に広がっていたことがわかった。次に、脈度オーロラ発生時の磁気活動度、太陽風動圧とI(6300)/I(5577)を比較した。その結果、24日と25日ともに脈動オーロラ発生時の磁気活動度は比較的静穏(AE~50-100, IMPBz~0-+6[nT])であり、電子はプラズマシート起源(I(6300)/I(5577)<1)であることが示唆された。一方で、24日の脈動オーロラ発生時には太陽風動圧は比較的一定(P=1.5[nPa])であったのに対して、25日では太陽風動圧がP=1.0[nPa]（8MLT）からP=5.5[nPa] （11MLT）に上昇していた。以上から、脈動オーロラ発生領域が昼間側磁気圏内に存在し、太陽風動圧が上昇に伴い脈動領域が磁気高緯度方向へと拡大することが示唆された。太陽風動圧の上昇により昼間側磁気圏の形状が歪み、磁気高緯度方向にminimum B pokets [Tsurutani and Edward, 1977]と呼ばれる磁場の弱い領域が生成される。解析された結果は、この磁場の弱い領域でコーラス波動の成長率が大きくなることにより、電子ピッチ角散乱が発生して降下電子が生成されるというモデルと整合的である。