太ຨൌ準周期変動に対する 地球磁気圏応答時間の統‫ڐ‬ӕ析研究
上川佳（宇宙地球஢磁気学研究分野）

発表の流れß Ⅰ. はじめにßß Ⅱ. DP 2変動の過去の研究
ßß Ⅲ. 1996年5月に観測された
ß 2つの異なるタイプのDP 2変動について
ß Ⅳ. 統計解析（1999年4月〜2000年3月）
ßß Ⅴ. 結果・結論
ßß Ⅵ.考察・今後のӀ題

Ⅰ.はじめにß 今、我々が問題としていることは太ຨ（太ຨൌ）⇔

地球磁気圏⇔

஢離層・地上それぞれの間に、どのような関係が成り立っているか？

本研究では、太ຨൌの準周期的変動によって発生する地磁気擾乱のひとつ、「DP2(DisturbancePolarofsecindtype)変動」を通じて、地球磁気圏の太ຨൌ準周期変動に対する応答のメカニズムをӕ明する。

Ⅱ.DP2変動の過去の研究
DP2変動とは？
汎世界的に同時観測される周期帯が数十分〜数時間の準周期的地磁気擾乱。

図：DP2変動(Nishida,1968)
・惑星間空間磁場の周期的変動と相関が良い(Nishida,1968)
・太ຨൌ動圧変動の周期的変動と相関は悪い(NishidaandMaezawa,1971)
ことが確認されている。

Ⅱ.DP2変動の過去の研究（発生メカニズム）
惑星間空間磁場(IMFBz)が南向き(負)の時、地球磁気圏と再結合（リコネクション）する。

この時、太ຨൌ中の஢場
E=-v

図：磁力線再結合
(Dungey,1961)

Bが地球磁気圏内に浸入。
地球磁気圏内のプラズマは、この浸入஢場の影‫؜‬で、E Bドリフトを֬こし、対流を励֬する。
図：磁気圏対流(Nishida,1968)

Ⅱ.DP2変動の過去の研究

その対流の影‫؜‬が、沿磁力線஢流によって‫ݗ‬緯度஢離層に伝わり、
朝側：時‫ڐ‬回り
夕方側：反時‫ڐ‬回りの2つ渦の஢流系（DP2஢流系）を形成させる。
※右図上は北極を中心に஢離層を上から見たもの

図：DP2஢流系
(Nishida,1968)

中・低緯度電離層は、…
高緯度電離層の渦電流を形成する電場ポテンシャルが、導波管モードによって赤道域まで伝播。

以上の影響が、地上観測点で汎世界的に観測

図：中低緯度への伝播モデル

Ⅱ.DP2変動の過去の研究（DP2変動の性ࡐ）DP2変動の振幅は極域 → 中・低緯度伝播する過程で、振幅は減少していく。

磁気ঢ়道上の஢離層では、磁力線の傾きと、஢離層中の中性大気とプラズマの衝突の影‫؜‬により、局所的に஢気伝導度が増大し、入力஢場に対して、強い஢流を流し、地上磁場変動の振幅が増大する（ঢ়道エンハンス）。
↓ঢ়道エンハンスは‫ݗ‬緯度஢離層に対する஢場浸入の証拠。

図：同一経度線上での、振幅・緯度分布(Nishida,1968)

Ⅱ.DP2変動の過去の研究＜DP2変動・過去の研究のまとめ＞①周期帯・数十分〜数時間の準周期的地磁気擾乱
②汎世界的に同時観測③‫ݗ‬緯度஢離層は、地球磁気圏内൉の対流の影‫؜‬を受け、2つ渦の等価஢流系を形成④極域から中低緯度に伝播する間、振幅は減衰傾向にあるが、磁気ঢ়道上ではঢ়道エンハンス現象を観測⑤惑星間空間磁場によって引き֬こされる現象
以上のことが、過去の研究によって定性的に明らかにされている。

Ⅲ.２つの異なるDP2変動について――（イベント：5/21/1996）（イベント：5/30/1996）――――――
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図：電離層中の電流系（上）と同一経度線上での振幅・緯度分布図（下）

Ⅲ.２つの異なるDP2変動について（イベント：5/21/1996）（惑星間空間磁場との相関）（イベント：5/30/1996）（惑星間空間磁場との相関）――――――（太陽風動圧との相関）（太陽風動圧との相関）――――
惑星間空間磁場⇔地上
太ຨൌ動圧⇔地上―
39分差で相関係数：-0.65185
38分差で相関係数：0.65185――
図：地上観測データと惑星空間磁場・太ຨൌ動圧との相互相関―（xࡃ：観測の時間差、yࡃ：相関係数）―

Ⅲ.２つの異なるDP2変動について（イベント：5/21/1996）
平均太ຨൌ速度平均：460km/s
人工ї星の位置：111→118Re
観測時間差：39分
地球磁気圏への到達予想時間： 24分⇒磁気圏の応答時間：15分―――――――――――――

図：人工衛星の軌道（イベント：5/30/1996）
平均太ຨൌ速度平均：440km/s
人工ї星の位置：148→152Re
観測時間差：38分
地球磁気圏への到達予想時間： 34分
⇒磁気圏の応答時間：4分

Ⅲ.２つの異なるDP2変動について
DP2変動には・惑星間空間磁場・南北成分によって引き֬こされるタイプ
以外に、新たに、・太ຨൌの動圧によって引き֬こされるタイプがあることを発見。
（共通点）
・஢離層中で描かれる஢流系のパターンは同じ
・磁気ঢ়道上で、ঢ়道エンハンス現象あり（相違点）
・磁気圏の応答時間が違う
惑星間空間磁場の場合：およそ15分
太ຨൌ動圧の場合：およそ4分

Ⅳ.統‫ڐ‬ӕ析
この地球磁気圏の応答時間の違いが、地球磁気圏の太ຨൌ変動に対する応答メカニズムをӕ明する一つの指標となると考え、この応答時間について、統‫ڐ‬ӕ析研究する。
・期間：1999年4月〜2000年3月
・観測データ：ACEї星（地球から太ຨ方向に220Reのところ）
惑星間空間磁場
太ຨൌの動圧変動
環太平洋地磁気ネットワーク(CPMNgroup)YAP(磁気緯度:0.50),
GAM(磁気緯度:5.64)
・ӕ析方法：YAP,GAMの差分(ঢ়道エンハンス成分)と、惑星間空間磁場・太ຨൌ動圧についてそれぞれ相関係数を求め、相関係数の絶対値0.55以上のイベントにおける地球磁気圏の応答時間にdついて、平均および平均誤差を‫ڐ‬算する。

Ⅳ.統‫ڐ‬ӕ析＜ACEと地上の観測時間差＞＝＜地球磁気圏の応答時間＞＋＜太ຨൌの、磁気圏到着時間＞（到達予想時間の‫ڐ‬算）・ї星⇔地球での間で太ຨൌの構造は一定・太ຨൌのy-z面の構造は一定
・地球磁気圏前面を10Reの半円と仮定というが成り立っているとし、‫ڐ‬算を行う。

図：太陽風の地球磁気圏・到達予想時間の計算方法

Ⅴ.結果・結論
結果、1999年4月-2000年3月に発生した61イベントのDP2変動について、次のような‫ڐ‬算結果が得られた。

・惑星間空間磁場（52イベント）
応答時間：20 2分
・太ຨൌ動圧（6イベント）
応答時間：10 7分
・惑星間空間磁場と太ຨൌ動圧（3イベント）（‫ڐ‬算不可）図：相関ӕ析結果（x:地球磁気圏応答時間、y:相関係数）＜結論＞
惑星間空間磁場によるDP2変動は、太ຨൌ動圧によるDP2変動に比べて、地球磁気圏の応答時間がૺい。

Ⅵ.考察・今後のӀ題（惑星間磁場の場合）
数十分の磁気圏応答時間は、惑星間空間磁場が地球磁気圏境界を引き剥がすことにより、磁気圏対流を駆動させる時間であるとӕ釈。

図：磁力線再結合による磁気圏対流励֬(Saito,1985)

Ⅵ.考察・今後のӀ題（太陽風動圧の場合）
数分の応答時間は、太陽風動圧で励起される圧縮波が、昼側磁気圏境界面から地球の位置まで伝播し、対流を励起する時間に相当。
このことから磁気圏対流は、太陽風動圧による圧縮波によって直接励起されていることを示唆。

図：太陽風動圧の直接浸入による磁気圏対流励起

Ⅵ.考察・今後のӀ題今後のӀ題として、・ACEї星から昼側地球磁気圏境界に到達する間の、太ຨൌ構造の変化を考慮した、より正確な磁気圏応答時間を‫ڐ‬算する。

・太ຨൌ変動に対する地球磁気圏内の応答について、シミュレーションなどを用いて、そのメカニズムをӕ明する。