ノート
スライド ショー
アウトライン
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金星電離圏プラズマと磁場
  • 惑星物理学研究室
  • 柿並義宏
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もくじ
  • 金星観測の歴史
    • 地上観測
    • 探査機
  • 電離圏で観測される磁場
    • Large scale
    • Small scale
    • これまでの解析結果
  • 太陽風座標系
    • 太陽風について
    • プラズマ
    • 磁場
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金星観測の歴史
  • 地上観測
  • 探査機


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地上からの観測
  • Dark and light spot on the disk [Cassini, 1666-1667]
  • Dark and light region map [Biancini, 1726]
  • 赤外観測; 320-330K (dayside), 250-270K (nightside) [Pettit and Nicholson, 1924; Coblentz and Lampland, 1924,1925]
  • Cloud feature (写真,黄色,60cm反射望遠鏡) [Dollfus, 1953]


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地上からの観測
  • スペクトル観測によりCO2が主成分 [Adams and Dunham, 1932]
  • Radio emissions(3.15cm); 620±110K (5月), 560±160K(6月) [Mayer et al., 1957,1958]
  • 水蒸気は地球の1/200以下 [Spinrad, 1962]
  • 紫外観測により雲が4日間で一周 (1960-1975)
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金星探査機の歴史
  • 主な探査機(21機)


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Mariner 2 (1962)
  • 固有磁場がない(弱い)ことを発見
  • 地球の10分の1以下の磁気モーメント
    • 磁場が存在する場所特有のプラズマ摂動が見られない
    • 放射線帯がない
    • ショックが見られない
  • 地表面が熱く、圧力が高いCO2大気
  • 雲の高度が60km
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Venera 4 (1966)
  • Bow shock 4Rv, 110° SZA
  • 夜側電離圏(tail)の発見(〜103cm-3)
  • 最初のprobe
  • 磁場がない(1000分の1以下)
  • 温度、圧力、大気主成分、雲の主成分



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Mariner 5 (1967)
  • Bow shock 8.25Rv,136度(in), 2.0Rv,59度(out)
  • 昼側500kmに“plasmapause”を発見(電波掩蔽)
  • 水素外気圏の発見(Lα, 1216Å)





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Mariner 10 (1974)
  • 以前より低い高度でbow shockを観測
    • 太陽活動度が低い
    • 太陽風の速度、密度が違う

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Venera 9 (1975), 10 (1975)
  • ドレイプ磁場の発見
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Pioneer Venus (1978-1992)
  • K-H不安定
  • Cloud
  • Hole
  • Drape磁場
  • O+流出
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電離圏で観測される磁場
  • Large scale
  • Small scale
  • これまでの解析結果
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電離圏の磁場環境
  • Small scale
    • 細かいスパイク状の構造(flux rope)
  • Large scale
    • 大きく、強度が強い構造
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Large scale
  • 磁気勾配による下向きの力
  • 圧力勾配による上向きの力
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サイクロトロン振動数と衝突振動数
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Small scale field (flux rope)
  • Ionopause付近のK-H不安定で形成され、対流により輸送
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Small scale field (flux rope)
  • 拡散が大きくionopauseから輸送してくるのは難しい?
  • 重力波により形成
  • IMF極性の変化
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電離圏磁場形状
  • これまでの常識
    • 電離圏は磁化されない
    • 太陽風動圧が弱い時ははっきりした構造はみなれない
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解析結果
  • 動圧による形状の違いは少ない!?
  • 磁場強度は違う


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太陽風座標系
  • 太陽風について
  • プラズマ
  • 磁場
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金星付近での太陽風構造
  • 太陽風の吹く方向
    • 南北方向:-2〜2度
    • 東西方向:10〜12度
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金星付近でのIMFの構造
  • スパイラル構造
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太陽風座標系
  • 太陽風の方向の逆向きをX
  • X軸で回転させ、X-Y平面にIMF
    • IMF Y成分は正
    • IMF Z成分は0






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厄介なこと
  • 太陽風による非対称性は熱圏スーパーローテーションの影響による非対称と同じような非対称性
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座標変換前
  • 密度
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座標変換後
  • 密度
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軌道
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磁場の方向
  • 緑:X>0, 黄:X<0, 丸の大きさ: Xの大きさ
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プラズマβ
  • β=プラズマ圧/磁気圧
    • 青 < 0.8, 0.8 < 黄色 <1.2, 1.2 < 赤
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これまでの計算結果
  • 連続の式
  • 運動方程式
  • エネルギーの式
  • 磁場なし
  • 夜側で下降流
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平均の図
  • http://www.ep.sci.hokudai.ac.jp/~kakinami/pvo/ionosphereDensity3.html
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解析の問題点
  • Inの太陽風データしか使っていないので昼側のデータがなくなる
  • Outのデータも使う
  • 太陽風変動が大きい場合が取り除けていない


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利点
  • 太陽風による影響を取り除けるので電離圏のダイナミクスを取り出せるかもしれない
  • 実際に見えてる?
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今後について
  • 電離圏磁場環境が分かってきたので・・・
    • 磁場の形状を考慮したモデルを作成
    • プラズマのダイナミクス・熱収支を評価(特に夜側電離圏)
    • うまくプラズマが飛んでいってホールができたらいいなあ・・・

  • 更に遠い将来
    • 電離圏をコンシステントに解いてドレイプ磁場を作る