Hiroaki Misawa

太陽系の惑星は、惑星自身の持つ特徴と太陽からの距離により、それぞれ個性的な大気とプラズマ環境を持っている。各惑星環境とその変動の理解を目指すとともに、新しい研究課題とその解決に向けた研究・観測手法や観測プラットフォームについての議論を行う。

太陽系の惑星は、惑星自身の持つ特徴と太陽からの距離により、それぞれ個性的な大気とプラズマ環境を持っている。各惑星環境とその変動の理解を目指すとともに、新しい研究課題とその解決に向けた研究・観測手法や観測プラットフォームについての議論を行う。

本研究では、先ず太陽電波の高分解・広周波数帯域観測を行い得る地上システムを構築し、太陽Ⅱ型電波の広帯域微細構造の検出を目指す。次にⅡ型電波微細構造解析およびSEP現象との照合解析から、(1)SEP現象と関連を持つⅡ型電波の特徴の精査 を行い、更に、(2)他の観測から得られる多波長の太陽活動現象イメージ等との比較や、CMEの数値シミュレーション等との比較に基づき、(1)で同定したⅡ型電波・SEP現象の発生環境・条件の導出 を目指す。また、宇宙災害科学面でも重要な、(3)Ⅱ型電波の観測に基づくSEP現象の早期発生予測に向けたアルゴリズム策定 も課題とする。

木星から放射されるシンクトロン電波(JSR)は、木星放射線帯の粒子ダイナミクスの情報を持つ。申請者らはこれまで名古屋大学他の電波望遠鏡を用いたJSR強度の連続観測に基づき、数日～週程度の短期の時間スケールで強度変化を起こす現象について研究を行い、その現象が①太陽紫外線照射量変動と関連を持つ成分、②木星磁気圏で自律的に発生すると考えられているサブストーム型現象の出現と関連を持つ成分 の2種が存在する可能性を示してきた。一方で、これら①、②のプロセスでは説明の難しい第3の成分(③)がある可能性が示され、従来はその存在が疑問視されてきた太陽風変動と関連する成分である可能性が改めて示唆されてきており、この成分-③の存在の検証と成因の考察が木星放射線帯粒子ダイナミクス研究における新しいテーマになってきている。本研究では、特に、この成分-③の存在の検証と、太陽風変動との関連の査定を目的として、電波観測に基づく研究を行う。

太陽系の惑星は、惑星自身の持つ特徴と太陽からの距離により、それぞれ個性的な大気とプラズマ環境を持っている。各惑星環境とその変動の理解を目指すとともに、新しい研究課題とその解決に向けた研究・観測手法や観測プラットフォームについての議論を行う。

太陽大気の大規模な変動現象であるコロナ放出現象(CME)の発生時には、Ⅱ型と呼ばれる電波バーストが頻出するが、同時に、宇宙飛行士や航空機搭乗者への放射線障害を引き起こす危険のある太陽高エネルギー粒子(SEP)現象を伴う場合があることが知られる。近年の研究により、特にⅡ型電波の出現周波数範囲が広い場合にSEP現象の発生確率が高いことが示されている。光速で伝わる電波はより伝搬速度の遅いSEPに先んじて地球に到達するので、この研究結果はⅡ型電波の出現周波数範囲の同定がSEP発生の早期警戒に役立つ可能性を示唆する。また、申請者らの研究によりⅡ型電波は非常に大きな粒子加速の存在を暗示する微細構造の集合体である可能性が示され、この電波の精細解析が電波とSEP発生のキーとなる可能性がある。本研究ではⅡ型電波を広帯域且つ高分解観測可能なスペクトル観測装置を構築し、電波の微細構造の観測・解析から、特にSEP現象に関わるⅡ型電波の発生環境・条件の導出を行う。また、Ⅱ型電波の出現周波数範囲を迅速に同定し得るアルゴリズムの策定も課題とし、電波観測に基づく太陽活動危険状態監視の実現化に向けた基礎研究を行う。

太陽面近傍～コロナ域を起源とする20～500MHz の広帯域の太陽電波を観測可能な電波スペクトル観測装置を開発し、電波による太陽活動の常時モニターの確立を行う。更に、この電波観測と、地上や科学衛星により得られる多波長の太陽現象イメージや高エネルギープロトン現象(SEP)等との比較・照合を通じて、地球や地球周辺の環境や人間活動に影響を及ぼす現象と電波現象との関連を精査し、電波観測による太陽活動危険状態監視の役割を明らかにする。

申請者らが明らかにしてきた木星内部放射線帯の短期変動現象の中で、特に日のオーダーで発生する速い変動の発生原因を究明するため、極域変動現象との関連性を観測的に求めようとするものである。

地上からの電波観測に基づく太陽高エネルギー粒子の発生過程の探査・研究

地球磁気嵐を太陽面現象との関係で捉えた磁気嵐の総合研究

木星放射線帯電波の観測に基づく磁気圏の急変現象出現様相の同定と物理過程の解明

太陽-地球系物理学の視点から、オーロラ嵐群の起源を太陽面現象との関連で研究する。また、オーロラ嵐に関連した広範な学際領域を調べ、科学的思考法とオーロラ学の裾野を広く文科系領域に迄拡げた研究を行う。

木星から放射されるシンクロトロン電波(JSR)は、放射線帯電子のダイナミクスの情報を持つ。申請者らはSTE研の電波望遠鏡を用いた過去約12年のJSRの観測研究により、低エネルギー電子(～6MeV～)の情報を持つ低周波数のJSRの年変動特性を明らかにし、過去に報告されている、高エネルギー電子(～20MeV～)を起源とする高周波数のJSRの変動とは様相が異なる結果を得た。この差異の理由として、観測時期や周波数(エネルギー)の違いが考えられるが、いずれの場合も放射線帯変動は太陽風大規模変動による緩やかな影響が動径拡散を介して現れたとする従来の解釈は不十分である可能性を示唆する。本研究は、複数の周波数での定常観測を継続実施することで時間変動の特徴をクリアにし、木星放射線帯変動の駆動機構の検証・再考を行う。

オーロラ嵐の短期・長期変動を制御する源泉として太陽風の変動が大きな役割を持つが、その太陽風の制御には太陽の三双極子構造が重要であることが示唆されてきた。本研究では、この三双極子構造とその変動を、太陽内部の大規模対流と関連付け、モデル化して解明を試みる。

木星から放射されるシンクロトロン電波(JSR)は、放射線帯の相対論的エネルギー(MeVオーダー)電子の分布やその変動の情報をもたらす。本研究ではJSRについて、名古屋大学の大型電波望遠鏡を用いた327MHzでの観測、EISCATでの930MHzと1.42GHzでの観測、CRL(NiCT)での2.3GHzでの観測からスペクトルを導出し，①電波強度の短期変動特性(日～週オーダー)を求めること、②JSR変動特性と太陽・太陽風の物理諸量および木星赤外オーロラ観測データから得られる大気加熱現象との関係を解析し、変動の制御要素を絞り込むこと、及び、③申請者らが開発中のJSR放射モデルを用いて、スペクトル計測から予測される電波強度変動の物理要因(粒子のフラックス，拡散，ピッチ角等)の同定、更に、②から得られる変動制御因子の役割をモデルに組入れ、制御因子の変動とJSR変動とがセルフ・コンシステントに説明可能な相対論的電子の加速・拡散過程を求め、木星内部磁気圏で生じている電磁現象のダイナミクスを探る。

オーロラ嵐の短期・長期変動に関わる太陽風の制御要素としての太陽の大規模磁場構造とその変動を、太陽内部の大規模対流と関連づけつつ現象論的にモデル化する。

木星から放射されるシンクロトロン電波(JSR)は，放射線帯の高エネルギー(MeVオーダー)粒子の分布やその変動の情報をもたらす。本研究ではこの電波を観測し，①電波強度の変動特性を短期(日～週オーダー)・長期(月～年オーダー)で明らかにすること，②変動特性と太陽・太陽風の物理諸量との関係を解析し変動の制御要素を絞り込むこと，及び，③JSR放射モデルを構築し，予測される電波強度と観測された電波強度変動との比較を通じて高エネルギー粒子の加速及び拡散過程を求め，木星内部磁気圏で生じている電磁現象のダイナミクスを探る。