磁気圏・電離圏物理学分野からのコメント磁気圏-電離圏結合研究の紹介名古屋大学太陽地球環境研究所三好由純Acknowledgements:片岡龍峰、松本洋介、平原聖文、坂野井健*　太陽/太陽風が支配するシステム（外からドライブ）異なる領域が存在し、接触している->  領域間結合(Multi-Physics)米磁気圏(プラズマシート、内部磁気圏etc)、電離圏境界で特徴的な現象が発動→オーロラ粒子加速*　スケール間が動的に結合　->スケール間結合リコネクション異なるエネルギー粒子が共存->エネルギー階層間結合米波動粒子相互作用による放射線帯粒子加速小型科学衛星ERGプロジェクト-2013-2014年打ち上げ予定衛星:放射線帯中心部でプラズマ総合観測を実現(エネルギー階層間結合、ミクロ過程)連携地上観測、他衛星との共同観測（マクロな領域、階層間結合）小型衛星によるジオスペース探査ジオスペースにおける最高エネルギー粒子の生成過程に迫る！意義・ジオスペースにおける相対論的粒子の加速過程の直接観測・宇宙航逐動メカニズムの探究・強放射線帯下における小型衛星によるプラズマ計測の技術開発「衛星直接観測」、「連携地上観測ネットワーク」、「モデリング・総合解析」の三位一体のチームで宇宙嵐時のジオスペース変動の物理機構を探る打ち上げ時期：2013-2014年道:交地点高度: 4Re/切地点高度On the content of大阪府南スピン街道ミッションライフ：14 S-WPIA (ソフトウェア型外部リンクSP, ORBITALSなど海外感動画との表PPE電子:  12 eV – 20 MeVイオン:  10eV/q − 180keV/q PWE/MGF電場:  DC – 10 MHz磁場:  DC -   1 MHz S-WPIA波動と粒子の相関解析1.宇宙天気的な視点から2.磁気圏-電離圏結合•衝突の支配する電離圏・電離圏-磁気圏結合、沿磁力線電流•沿磁力線加速･電離圏が沿磁力線加速に及ぼす影響•小スケールオーロラとAlfven wave ・Alfven waveの閉じ込めとフィラメント化するオーロラ3.磁気圏-電離圏結合のポイント4.むすびにかえて
システム(磁気圏・電離圏)の発達を決定づける要因として、太陽/太陽風が本質的(Living With A Star)いま見ている太陽風は何か？ •一点観測なので、全体の構造がわからない。大きな構造の中で、理解することが重要。大きな構造(CME/CIR)の多点観測による3次元可視化は重要。
*宇宙天気予報/気候ということで知りたいこと
宇宙天気/宇宙気候
-これからどのような太陽風やX線がやってくるかを知りたい（短期）くサブストーム(オーロラ爆発)、磁気嵐＞ -これから1年間の傾向を知りたい。く地磁気の半年周期＞ -次の活動周期の様子を知りたい。 <11年> -(もっと長い時間スケールで)このあと、太陽がどうなるのかを知りたい。星の物理(天文)
Russell (1995)磁気圏  (プラズマシート) :高温(>1 keV)・希薄(< 1/cc)のプラズマβ > 1 ~ 磁気圏-電離圏結合領域(磁場/プラズマ密度が急激に変化) ~電離圏:低温(~< 1 eV)•高密度(> 10^6/cc)のプラズマβ ~ 10^-7、非圧縮[電磁気的な結合] [物質的な結合]

●中性大気と電離大気の相互作用
中性:
電場がかかっているとき→プラズマが中性を動かす。中性風がプラズマを動かす(中性風ダイナモ) ● オームの法則Conductivity
電離圏から見たFAC (沿磁力線電流) j,, = −∑ p ∨ · E, • Pedersen電流が接続磁気圏から見たFAC ∇ ·j』= B · ∇ニ(B, P, Pがconstant->inertial term dominant) B — B dt • plasmaのシア一運動がFACを駆動•Conductivityが変化。磁気圏-電離圏結合の強さも変化(動的に変化) •通常、地球では磁気圏側がダイナモ。木星では、電離圏側がダイナモになる。太陽では、彩層がダイナモ？
静的結合
典型的な電離圏-磁気圏結合のスケールは、100km 100m-1kmのオーロラ[Trondsen] 100km以下のもっと細かいスケールのオーロラがある->このスケールでFACが入ってきている。 ･･･静的ではなく、動的に結合している何が薄いオーロラを作り出しているか？ (オーロラ物理の最大の問題) •電離圏のオーロラの空間スケール・・・磁気圏-電離圏結合メカニズムを反映彩層に同様の構造はあるか？
• Dispersive Alfven Wave斜め伝搬するAlfven wave –先端に平行電場 ->才一ロラ電子加速Earth During Substorm • Alfven waveの起源 --- 磁気圏結合領域で、急速に背景プラズマのic -> dispersionが変化-> dispersive Alfven waveに
• Dispersive Alfven Wave電子慣性長程度のスケールを持つオーロラはある？ Chaston et al.(2008) •遷移領域の磁場、背景密度変化がdispersiveの起源として重要。 •太陽の場合のAlfven waveの起源は彩層？
Earth During Substorm通常• Alfven conductanceと電離圏conductanceの不整合->インピーダンスミスマッチによるAlfven波動の反射•磁気圏と電離圏の双方向communication加速域がある場合: •電離圏上端と加速域でAlfven speedが急速に変化– Alfven波動のtrapping lonospheric Alfven resonator
Filament化する才一ロラ -- Ionospheric Feedback Instabilityの証拠？
•ネットとして、Upward/Downward電流系の中に、小スケールのupward/downward電流が埋め込まれている.マクロとしての電流の連続性とメソスケール/ミクロスケールでの電流の連続性。 •小スケールの構造が大きな構造を作り出す可能性はあるか？ İnverse-カスケード？
・電離圏はPoynting fluxをうみださない（地球では）しかし、能動的にシステムに影響を及ぼす•• conductivityの変化を介して、電離圏・磁気圏結合（電流/加速域）を制御• ･磁気圏からの電子の降り込み等によって、conductivityが変化• • Flywheel効果Flywheel効果  –中性大気が電場を作り出す1. 電場増加(磁気圏) :電場増加(電離圏) :電離圏プラズマ運動->中性大気運動2. 電場減少(磁気圏) ->電場減少(電離圏) ->電離圏プラズマ減速->中性大気は慣性運動を続ける3. <-電場増大(電離圏)<-電離圏プラズマ運動 ★
•遷移領域のダイナミクスは過渡的(短い時間で発達し、終了) ・・オーロラ爆発の開始時に、新しい加速域が形成。5分ほどで終了強いFACを引きこんでいる可能性。 • • Transientな現象を見逃さないことが重要。 Morioka et al. (2008)
•磁力線に沿った••構造(空間スケール、時間発展) ••伝搬(波動、粒子)などが、磁気圏-電離圏結合に重要しかし・・・、磁気圏のその場観測では、磁力線方向の変化は同時には追跡できない。磁力線方向の波長構造などは不明。オーロラを横から観測すれば見える？
•太陽の周期活動の起源、これからどうなっていくのか、というのは、自然な疑問。 ・違うプラズマの系が結び付いた領域は、現象として多様性に富み、また系全体のダイナミクスを能動的に制御する重要な領域乱暴な意見ですが・・・ •彩層<->電離圏・彩層–コロナ結合 <->磁気圏-電離圏結合のアナロジーが成り立つ可能性も。地球(磁気圏-電離圏結合領域)と太陽(彩層-コロナ結合領域) ・パラメータが異なる。 ・観測手法（その場観測/リモートセンシング）が異なる。結合領域の物理を｢相補的に｣理解を深化させる可能性が十分。