セルティックス対ウォリアーズ

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磁気圏に対する地球大気の影響力は想定以上？ 磁気圏に対する地球大気の影響力は想定以上？ 桂華 邦裕（地球惑星科学専攻 助教） 笠原 慧（地球惑星科学専攻 准教授）   地球周辺宇宙空間に広がる磁気圏（地球磁場が支配しプラズマで満たされた空間）は， 太陽からのプラズマ風（太陽風）との結合・相互作用により，電磁場とプラズマがダイナミックに変動している。 その磁気圏を満たすプラズマはどこから来たのか？ これまで，この起源のほとんどは太陽風と考えられてきたが，太陽活動度が高く磁気嵐が発生する時は， 地球大気プラズマが磁気圏を満たしていることが今回の研究で明らかになった。 太陽風と惑星磁場の相互作用に加え，惑星大気の宇宙空間への流出や惑星システムにおける 惑星磁場の役割の解明に繋がることが期待される。 地球大気層の最上部（宇宙空間と接する領域）には，電離圏と呼ばれる地球大気とプラズマ（原子や電子が電離して電気を帯びた状態）が共存する領域が存在し，さらに高層には磁気圏と呼ばれるプラズマが支配的な領域がある（図の紫色域）。磁気圏は，地球の磁場が太陽から吹き続けるプラズマの高速風（太陽風）を遮っている領域，つまり地球磁場が支配的な宇宙空間であり，地球半径の10倍以遠まで広がっている。磁気圏は一方で太陽と反対方向の夜側（図の右側）では太陽風を完全に遮ることはできないため，磁気圏内では地球大気プラズマと太陽風プラズマが共存している（図では前者を緑色および水色，後者を橙色で示している）。 異なる起源をもつプラズマの共存形態と，それに関連する物理プロセス（太陽風の磁気圏への流入，地球大気プラズマの磁気圏への流出など）は未解決問題の一つとして長年研究されてきた。磁気圏は太陽風と電磁気的に結合しており，磁気圏プラズマの時間空間変動（ダイナミクス）では太陽風との相互作用が支配的である。そして，磁気圏プラズマの大半が太陽風に由来し，太陽の活動度が高く磁気嵐が発生する時のみ地球大気プラズマ，特に1価の酸素イオンが増加すると理解されていた。これに反して，今回の研究では，正確なイオン種分別観測と複数の人工衛星ミッションの国際協調観測により，磁気嵐発生中は酸素イオンだけでなく水素イオンも含め大部分が地球大気プラズマであることを明らかにした。 水素イオンは太陽風中でも地球大気中でも1価（H+）なので起源を区別することができない。一方で，より重い原子は，太陽風プラズマでは多価イオン（He++，O6+など），地球大気プラズマでは少価イオン（He+，O+，O++など）なので，起源を区別することができる。本研究では，あらせ衛星に搭載されているLEP-i, MEP-i粒子計測器を筆頭とする質量分析装置による観測からHe+とHe++（図中ではアルファ粒子と表記）を正確に分別し，前者を地球大気プラズマ，後者を太陽風プラズマのトレーサーとして扱うことを可能とした。また，太陽風や磁気圏の広域を単一の人工衛星で常時観測することは困難だが，複数の人工衛星（図参照）で同時に協調観測することで，磁気嵐開始前から終了後までの数日間にわたり，磁気圏プラズマの起源が時々刻々と変化していく様子を明確に捉えることに成功した。 プラズマが磁気圏に到達する様子を，太陽風プラズマは橙色で，地球大気プラズマは緑色および水色で図示した。水色はエネルギーの低い地球大気プラズマを，緑色はやや高いエネルギーの地球大気プラズマを示している。地球大気プラズマは両極周辺の広域から流出しており，流出する時のエネルギーもさまざまである。流出場所とエネルギーによって磁気圏への輸送経路や到達域が異なる。磁気圏ダイナミクス全体への寄与も異なると考えられるが，その相対的寄与は未解明である   本研究は，地球磁気圏のプラズマダイナミクス，より具体的には，地球大気プラズマの宇宙空間への流出や磁気圏システム内での循環についての従来の見方を大きく変えた。また，地球以外の惑星でも発生している太陽風との電磁気的な結合・相互作用や惑星・衛星大気プラズマの影響の普遍性，多様性を明らかにする手がかりになると期待される。 本研究は，L. Kistler et al., Nature Communications, 14, 6143（2023）に掲載された。   （2023年10月30日プレスリリース） 理学部ニュース2024年3月号掲載   学部生に伝える研究最前線>   News Press Releases 2024年 2023年 2022年 2021年 News 受賞・表彰 2024年 2023年 2022年 2021年 総長賞・学修奨励賞・研究奨励賞 受賞者一覧 お知らせ Features 理学部ニュース トピックス 2024年 2023年 2022年 2021年 理学エッセイ 理学のタマゴ 理学のススメ 未来へのとびら 理学の研究者図鑑 理学の謎 １+１から∞の理学 学部生に伝える研究最前線 理学の本棚 学生支援室よりみなさんへ・男女共同参画委員会よりみなさんへ 温故知新 英語で伝える科学 理学部見聞録 リガクル YouTubeチャンネル Events 理学部公開講演会 オープンキャンパス 高校生講座 女子中高生イベント 東京大学理学部ホームカミングデイ サイエンスカフェ 臨海実験所 植物園本園・分園 木曽観測所 過去に開催したイベント イベント通知メールの登録 サイエンスギャラリー イメージバンク 全て 建物 人 歴史 設備 教育 研究 物理学専攻 天文学専攻 地球惑星科学専攻 化学専攻 生物化学専攻 生物科学専攻 臨海実験所 植物園 地殻化学実験施設 天文学教育研究センター 数理科学研究科 学務からのお知らせ News Press Releases News 受賞・表彰 お知らせ Features 理学部ニュース リガクル YouTube Events サイエンスギャラリー イメージバンク 理学系について 研究科長からのご挨拶 憲章 組織 機構図・役職 窓口一覧(学内限定) 研究者 共有施設 理学図書館 小柴ホール・共通講義室 歴史 ロゴ 理学部概要・パンフレット 会議資料 教授会議事録 会議資料サイト(学内限定) 研究 最新の研究成果 専攻紹介 附属施設紹介 素粒子物理国際研究センター 研究倫理 入学案内 学部 アドミッションポリシー 学士入学 GSC 学部研究生 学部聴講生 奨学金 大学院 --> 大学院 アドミッションポリシー 修士課程 博士課程 GSGC 外国人特別選考 外国人研究生 大学院研究生 特別聴講学生 奨学金 教育 学部教育 お知らせ 学科紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 科目ナンバリング 授業評価アンケート 大学院教育 お知らせ 専攻紹介 カリキュラム・ディプロマポリシー 教育プログラム 産学連携プラットフォーム 科目ナンバリング 国際 ダブルディグリープログラム 受入れプログラム 学生の声 UTRIP GSC GSGC その他プログラム 派遣プログラム 学生の声 SVAP UGRASP GRASP その他プログラム 支援 奨学金・経済的支援 就職情報・キャリア支援 キャンパスライフ 保健センター 学生支援室 育児支援室・休養室 ハラスメント相談体制 ダイバーシティ＆インクルージョン 男女共同参画室 バリアフリー支援室 国際支援 留学生 外国人研究者・教員 在学生向け留学情報 研究者の海外派遣情報 グローバル化支援(学内) ETHZとの戦略的パートナーシップ(SPUR) 研究科支援 研究支援総括室 情報システムチーム 技術部 広報室 環境と安全 環境安全管理室 放射線管理室 研究資金 卒業生・修了生 同窓会 各種証明書交付申請のご案内 寄付のご案内 基金紹介 寄付金の活用事例 寄付者からのコメント 社会貢献 --> 社会貢献 公募 アクセス お問い合わせ 撮影・取材について ポリシー サイトマップ facebook twitter YouTube instagram spotify © 2024 東京大学 大学院理学系研究科 広報委員会 ↑