[P-EM10] Dynamics of Magnetosphere and Ionosphere

[PEM10-P08] 夜側オーロラオーバルの極側境界で発生するオーロラ増光現象における電離圏分極の数値解析

*森澤 将¹、吉川 顕正²、大谷 晋一³ (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、3.ジョンズホプキンス大学応用物理研究所)

キーワード：PBI、磁気圏電離圏結合系、誘導効果、電気伝導度勾配、数値シミュレーション

本研究では、PBIsの発生機構解明に向けた電離圏分極の数値解析を行った。PBIsとは”Poleward Boundary Intensifications”の略で、夜側オーロラオーバルの極側境界で起こるオーロラ増光現象のことである。PBIsは従来、夜側の磁気リコネクションに関連した現象であると考えられてきた[e.g., Lyons et al., 2011]。しかしながら、この説は近年報告された観測事実[e.g., Zou et al., 2014]に反するため、これを説明できる新たな説が提唱された。それがOhtani and Yoshikawa, [2016] による、PBIsが電離圏分極によって発生するという考えである。この新説を立証するために同論文中にて行われた数値解析では、電離圏分極により入射FACよりも大きな反射FACが発生することを確認した。
しかし、その解析では電気伝導度の時間発展を考えられていないため、発生の初期過程しか調べられていない。そこで、本研究ではこれを考慮することで、PBIsの初期過程以降の進化過程を調べた。従来、電気伝導度の時間発展方程式にはFACに伴う降り込み電子の効果のみを考慮したもの[e.g., Sato, 1978]が多いが、本研究ではこれに加えて、磁力線に垂直方向の移流の効果も考慮した。さらに、先行研究では静電過程で解析が行われたが、本研究では回転電流系における誘導効果を導入することでその仮定を排除し、一般化を行った。
以上の効果を取り入れた結果、電気伝導度と誘導FACに顕著な変化が見られた。電気伝導度の時間変化には移流の効果よりも降り込み電子の寄与の方が大きいことが判明した。この効果により上向きの誘導FACの空間構造が変化し、PBIsの南北構造を再現することに成功した。また、初期過程ではホール分極の寄与が小さかったのに対して、進化過程ではペダーセン分極に匹敵する上向きFACを誘導しており、ホール分極の重要性を示唆した。
本発表では、以上の結果と共に今後の課題・方針を述べる。現時点では数値計算システムに課題点がいくつか存在し、それらを修正すると共に、最終的には伝導度の空間構造と誘導効果を考慮した磁気圏電離圏結合系の一般的な議論を可能とする理論構築を目指す。