[P-EM09] Dynamics of Magnetosphere and Ionosphere

[PEM09-17] Poleward Boundary Intensificationにおける電子加速機構の解明に向けて

*樋口 颯人¹、吉川 顕正² (1.九州大学大学院理学府地球惑星科学専攻、2.九州大学大学院理学研究院地球惑星科学部門)

キーワード：Poleward Boundary Intensification、オーロラ電子加速機構、運動論的効果、ブラソフシミュレーション、M-I結合系、波動粒子相互作用

オーロラオーバル極域境界オーロラ増光現象（Poleward Boundary Intensification以下PBI）はこれまでdistant neutral line reconnectionの影響が電離層に現れた結果だと考えられてきた。これに対して、Ohtani and Yoshikawa., [2016]によりPBIはdayside reconnectionによるプラズマフローがオーロラ帯に接近し、電気伝導度勾配領域を分極させることに起因する一連の応答の結果であるというモデルが提案された。このモデルはYoshikawa et al., [2013]によって提案された電離圏起源のpolarization-FAC励起の理論を、オーロラオーバルの極域境界領域で発生するPBIに適応したものである。このモデルによる電離圏から湧き上がったAlfven波が電離圏から磁気圏へと伝播する最中に電子を下向きに加速させ、爆発的なオーロラ増光を発生させるという、これまでの磁気圏物理学には存在しなかった全く新しい概念の物理プロセスの導入が必要となる。このことを再現するには「電離層分極の結果、冷たい電離圏から湧き上がった上向きAlfven波が、如何に爆発的な下向き電子加速を引き起こすことが可能となるのか？」を説明する、Alfven波による領域間結合と、波動粒子相互作用に基づく運動論的効果による考察が必須となる。
本研究では、「電離圏分極型PBI」に伴うオーロラ加速過程を再現するために、「３次元Vlasov-PIC-Fluid電子加速シミュレーション」の開発を進め、領域間結合と波動粒子相互作用を組み合わせたより包括的なオーロラ加速モデルの構築を目指している。このシミュレーションでは、電離圏起源のAlfven波による電子加速過程を再現するにあたり、最大限の運動論的効果、計算コストの削減のようなメリットがある。
今回の発表では、PBIの基本的理解から、仮説立証のために導入する予定であるVlasov-PIC-Fluidコードについて説明し、それを活用する今後の研究方針について説明する。