基本情報
- 所属
- 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所 太陽系科学研究系 教授
- 学位
- 博士(理学)(東京大学)
- J-GLOBAL ID
- 200901025081752002
- researchmap会員ID
- 5000018897
研究キーワード
4学歴
2-
- 1997年
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- 1997年
論文
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Direct Evidence for Electron Pitch Angle Scattering Driven by Electrostatic Cyclotron Harmonic WavesGeophysical Research Letters 52(5) 2025年2月28日Abstract Electrostatic Cyclotron Harmonic (ECH) waves have been considered a potential cause of pitch angle scattering of electrons in the energy range from a few hundred eV to tens of keV. Theoretical studies have suggested that scattering by ECH waves is enhanced at lower pitch angles near the loss cone. Due to the insufficient angular resolution of particle detectors, it has been a great challenge to reveal ECH‐driven scattering based on electron measurements. This study reports on variations in electron pitch angle distributions associated with ECH wave activity observed by the Arase satellite. The variation is characterized by a decrease in fluxes near the loss cone, and energy and pitch angle dependence of the flux decrease is consistent with the region of enhanced pitch angle scattering rates predicted by the quasi‐linear diffusion theory. This study provides direct evidence for energy‐pitch angle dependence of pitch angle scattering driven by ECH waves.
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Geophysical Research Letters 52(3) 2025年2月10日Abstract We report a statistical result of electrons inside the loss cone with energies of 67 eV–88 keV using electron measurements obtained in situ by the Arase satellite in the inner magnetosphere around the magnetic equator for 60 months. Loss cone electrons are found with a high occurrence probability from the nightside to the dawnside at approximately L = 6. For 641 eV–88 keV electrons, the high‐occurrence region shifts toward later magnetic local times (MLTs) with increasing loss cone electron energy. The spatial distribution of the occurrence probability around MLT = 22–3 at L = 5–6 is consistent with the calculated average resonance energy distribution of whistler mode chorus waves near the magnetic equator. These results suggest that pitch angle scattering driven by chorus waves plays the main role in electron precipitation in this region.
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Journal of Geophysical Research: Space Physics 130(2) 2025年2月6日Abstract Strong Thermal Emission Velocity Enhancement (STEVE) is a latitudinally narrow, purple‐band emission observed at subauroral latitudes. Stable Auroral Red (SAR) arcs characterized by major red emission, and red/green arcs with both red and green emissions also occur at subauroral latitudes. Characteristics of magnetospheric source plasma and electromagnetic fields of these three types of arcs have not been fully understood because of the limited conjugate observations between magnetosphere and the ground. In this study, we report 11 conjugate observations (2 STEVEs, 7 SAR arcs, and 2 red/green arcs), using all‐sky images obtained at seven ground stations over more than four years from January 2017 to April 2021 and magnetospheric satellites (Arase and Van Allen Probes). We found that, in the inner magnetosphere, the source region of STEVEs and red/green arcs were located outside the plasmasphere, and that of the SAR arc was in the region of spatial overlap between the plasmasphere and ring current region. Electromagnetic waves at frequencies below 1 Hz were observed for STEVEs and red/green arcs. SuperDARN radar data showed a strong westward plasma flow in the ionosphere, especially during STEVE events, whereas the plasma flows associated with SAR arcs and red/green arcs were generally weaker and variable. The STEVE and SAR arc can appear simultaneously at slightly different latitudes and STEVEs and red/green arcs can transform into SAR arcs. These first comprehensive ground‐satellite measurements of three types of subauroral‐latitude auroras increase our understanding on similarlity, differences, and coupling of these auroras in the ionosphere and the magnetosphere.
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Scientific Reports 15(1) 2025年1月14日
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Journal of Geophysical Research: Space Physics 129(12) 2024年12月13日Abstract We investigate the dynamics of relativistic electrons in the Earth's outer radiation belt by analyzing the interplay of several key physical processes: electron losses due to pitch angle scattering from electromagnetic ion cyclotron (EMIC) waves and chorus waves, and electron flux increases from chorus wave‐driven acceleration of 100–300 keV seed electrons injected from the plasma sheet. We examine a weak geomagnetic storm on 17 April 2021, using observations from various spacecraft, including GOES, Van Allen Probes, ERG/ARASE, MMS, ELFIN, and POES. Despite strong EMIC‐ and chorus wave‐driven electron precipitation in the outer radiation belt, trapped 0.1–1.5 MeV electron fluxes actually increased. We use theoretical estimates of electron quasi‐linear diffusion rates by chorus and EMIC waves, based on statistics of their wave power distribution, to examine the role of those waves in the observed relativistic electron flux variations. We find that a significant supply of 100–300 keV electrons by plasma sheet injections together with chorus wave‐driven acceleration can overcome the rate of chorus and EMIC wave‐driven electron losses through pitch angle scattering toward the loss cone, explaining the observed net increase in electron fluxes. Our study emphasizes the importance of simultaneously taking into account resonant wave‐particle interactions and modeled local energy gradients of electron phase space density following injections, to accurately forecast the dynamical evolution of trapped electron fluxes.
MISC
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2019 EUROPEAN SPACE POWER CONFERENCE (ESPC) 2019年We found that the solar panel output current of JAXA's Venus explorer Akatsuki is below values expected from percentage of shadow during penumbras. We also found that a similar phenomenon occurs in JAXA's Van Allen radiation belts explorer Arase during Earth shadow penumbra. However, during a Lunar shadow penumbra, solar panel output current decreased in proportion to percentage of shadow. We consider that sunlight attenuated by the planetary atmosphere caused this decrease in current. As in the transit spectroscopy technique, planetary atmospheres could be characterized by trends in solar panel output current.
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International Journal of Astronomy and Astrophysics 8 306-322 2018年11月14日 査読有り
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2018 2ND URSI ATLANTIC RADIO SCIENCE MEETING (AT-RASC) 45(24) 13199-13205 2018年
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応用物理学会春季学術講演会講演予稿集(CD-ROM) 63rd ROMBUNNO.20P‐KD‐7 2016年3月3日
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プラズマ・核融合学会誌 90(11) 691-696 2014年11月地球磁気圏に超音速プラズマ流である太陽風が衝突することによって磁気圏前面に形成されるバウショックや,太陽面爆発に伴って太陽系空間を伝播する惑星間空間衝撃波は,衝撃波遷移層中で直接物理量を計測することのできる貴重な環境として無衝突衝撃波研究の重要な対象である.衛星観測は単一観測でしかなかった為に時空間変動の分離ができないという欠点を抱えていたが,近年の編隊衛星観測による多点同時観測によってこれまで理論・数値シミュレーション研究から予測されていた衝撃波遷移層中の非定常構造について観測データからも議論ができるようになってきた.本章ではこれに関連してバウショックにおける準垂直衝撃波における衝撃波再形成過程と電子加速の観測について紹介する.
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プラズマ・核融合学会誌 90(5) 277-288 2014年5月平成19年度後期から平成24年度の約5年半にわたり,JST/CREST(戦略的創造研究推進事業)「マルチスケール・マルチフィジックスの統合シミュレーション」研究領域において実施した「惑星間航行システム開発に向けたマルチスケール粒子シミュレーション」研究プロジェクトの概要について報告する.次世代の惑星間宇宙航行システムとして宇宙航空研究開発機構(JAXA)で提案されている磁気プラズマセイル(MPS)では,衛星搭載コイル電流により人工ダイポール磁場を形成し,それをプラズマ噴射によって広範囲に展開させて太陽風プラズマを受け止めることにより推力を得る.本研究では,MPSにおける小型ダイポール磁場と太陽風の相互作用およびそれによって衛星が得る推力に関するプラズマ粒子モデルシミュレーション解析を行うとともに,局所的に空間分解能を上げるために適合格子細分化法(AMR)を用いたマルチスケール粒子シミュレーション手法およびその並列化手法の新規開発を行った.
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宇宙航空研究開発機構特別資料: 第10回宇宙環境シンポジウム講演論文集 = JAXA Special Publication: Proceedings of the 10th Spacecraft Environment Symposium (13) 43-46 2014年3月31日第10回宇宙環境シンポジウム (2013年12月2日-3日. 科学技術館), 東京形態: カラー図版あり資料番号: AA0062301006レポート番号: JAXA-SP-13-016
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プラズマ・核融合学会誌 89(11) 765-768 2013年11月近年では,リコネクション領域でMHDスケールから電子スケールまでの広い周波数帯にわたってプラズマ擾乱が励起されていることが知られている.宇宙空間での衛星観測や地上のリコネクション実験においては,計測技術の向上によりリコネクションに伴うプラズマ擾乱に関する物理過程の議論が可能になっている.プラズマの揺動は実効的な抵抗や磁気拡散率を大きく上げ,さらに局在することを可能にする.このため,乱流は高速リコネクションを実現する要因となりうる.本節では,こうしたリコネクション領域に見られるプラズマ擾乱を通して,長い間,標準的なモデルとして考えられてきた定常的,2次元的,層流的なリコネクション・モデルに対して,非定常性,3次元性,乱流性の効果が加わることで見いだされてきた,リコネクションの新しい描像について紹介する.
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Proceedings of JSST2012 International Conference on Simulation Technology 562-565 2012年9月 査読有り
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48th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit 2012 2012年 査読有りA magnetoplasma sail (MPS) spacecraft produces an artificial magnetosphere to reflect the solar wind particles approaching the coil, and the corresponding repulsive force exerts on the coil to accelerate the spacecraft in the solar wind direction. In this paper, plasma equilibrium in an artificial magnetosphere in interplanetary space is numerically studied to apply the idea of plasma equilibrium for MPS. It is numerically shown that releasing a lowvelocity plasma from an MPS spacecraft excites an equatorial ring-current, which makes a larger magnetosphere and correspondingly a larger thrust level becomes possible. Thrust gain, which is defined as a thrust ratio between MPS and pure magnetic sail without releasing plasma, was found to be as much as 20; this thrust gain is predicted from a limited model describing the interaction between a dipole magnetic field and ions. Also, some preliminary numerical simulations, including a solar wind to magnetosphere interaction as well as plasma equilibrium in a magnetosphere, were conducted to indicate a thrust gain as much as 3.3 is possible in an MHD regime. © 2012 by Ikkoh Funaki.
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宇宙航空研究開発機構特別資料: 第7回宇宙環境シンポジウム講演論文集 = JAXA Special Publication: Proceedings of the 7th Spacecraft Enivironment Symposium (10) 169-177 2011年2月28日第7回宇宙環境シンポジウム (2010年10月19日-20日. 東京国際フォーラム)形態: カラー図版あり資料番号: AA0064933022レポート番号: JAXA-SP-10-013
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日本物理学会講演概要集 65(2) 193-193 2010年8月18日
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46th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit AIAA-2010-6773 2010年7月 査読有り
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宇宙航空研究開発機構特別資料: 第6回「宇宙環境シンポジウム」講演論文集 = JAXA Special Publication: Proceedings of the 6th Spacecraft Enivironment Symposium (9) 2010年2月26日第6回宇宙環境シンポジウム (2009年2月29日-30日. 北九州国際会議場)形態: カラー図版あり資料番号: AA0064542019レポート番号: JAXA-SP-09-006
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宇宙航空研究開発機構特別資料: 第6回「宇宙環境シンポジウム」講演論文集 = JAXA Special Publication: Proceedings of the 6th Spacecraft Enivironment Symposium (9) 211-214 2010年2月26日第6回宇宙環境シンポジウム (2009年2月29日-30日. 北九州国際会議場)形態: カラー図版あり資料番号: AA0064542020レポート番号: JAXA-SP-09-006
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宇宙航空研究開発機構研究開発報告 9 11-18 2010年2月A three-dimensional electrostatic full Particle-In-Cell code has been developed to analyze spacecraft-plasma interactions quantitatively. We adopted the code to evaluate the correlation between the floating potential of a spacecraft and the photoelectron current in the magnetospheric plasma environment by comparing the computation results and the observation ones by the GEOTAIL spacecraft. The numerical model of the velocity distribution function of the photoelectron described as double Maxwellian was proposed to consider the correlation and the space charge effect of the photoelectron that affects to the current collection onto a spacecraft was also discussed.
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宇宙航空研究開発機構研究開発報告 9 2010年2月
共同研究・競争的資金等の研究課題
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 2023年4月 - 2028年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 2020年4月 - 2023年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(S) 2017年5月 - 2022年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(A) 2017年4月 - 2021年3月
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日本学術振興会 科学研究費助成事業 基盤研究(B) 2014年4月 - 2018年3月