海岸地帯管理ジャーナル

概要

宇宙のさまざまな領域における多イオンプラズマと地球周辺の波動現象の研究

プーニマ・ヴァルマ

ロケットと衛星の観測により、宇宙物理学の驚くべき特徴が明らかになりました。宇宙プラズマの研究は、1920 年代後半の Saha による星間プラズマの研究以来、インドでは長い歴史があります。21 世紀初頭には、理論的および実験的側面の研究に従事する国立研究所のグループが出現しました。過去数十年間の地球磁気圏の研究により、その基本的な構造特性と、衝突する太陽風の変化に対する応答の両方について、実験による比較的良好な理解が得られました。最近の衛星観測「あけぼの」は、プラズマ流出 (マルチイオン) が、地磁気嵐中のプラズマシートとリング電流のイオン組成の急激な変化に重要な役割を果たすことを明らかにしました。オーロラ プラズマ物理学の主な問題の 1 つは、電子が初期の熱エネルギーよりもはるかに高い運動エネルギーに加速されることに関するものです。理論と、下向きの電流領域 (Marklund 他、2001 年) と上向きの電流領域 (McFadden 他、1999 年) の両方からの観測により、電子は平行電場によって加速されることが示されています。降下する電子はオーロラを引き起こし、上向きの電流領域に沿磁力線電流を運びます。低周波波 (アルヴェン波、運動アルヴェン波、電磁イオンサイクロトロン波、静電イオンサイクロトロン波) や、最近のマルチイオンプラズマ研究も調査されています。この調査は、私たちが過去30年間追求してきた粒子アスペクトアプローチと運動学的アプローチ（例えば、Varma, et al.., 2007とその中の参考文献、Ruchi Mishra and MSTiwari, 2007とその中の参考文献、Ahirwar, et al.., 2006, 2007とその中の参考文献、Shukla, et al.., 2007とその中の参考文献2、Agarwal et al, 2011とその中の参考文献、Patel et al 2012とその中の参考文献、Tamrakar et al., 2019とその中の参考文献）に基づいており、さまざまな宇宙領域で実施されています。この研究は、地球磁気圏周辺の宇宙の広範なシナリオを説明しています。この研究の有用性は、多くの衛星観測によって正当化されています。最近、私たちは、PSBL領域への適用による運動学的アルヴェーン波に対するHe+およびO+イオンの影響を研究し、ミラーリング効果を受けるマルチイオンは、H+イオンとは異なるKAWの性質に影響します。O+とHe+は、局所的な非断熱加速を経験します。He+/H+およびO+/H+の質量依存の相対的存在は、ランダウ減衰と波動粒子相互作用にも影響します。プラズマ閉じ込めでは、一部の粒子はロスコーンを通して失われ、他の粒子は大気からロスコーンに散乱される可能性があります。したがって、ロスコーンは完全に空になることはできません。波動粒子相互作用により、ランダウ減衰が発生します。O+は、マルチイオンプラズマ中の10%の存在量でKAWによって高エネルギー化され、磁気圏尾部のダイナミクスに影響を与える可能性があります。相対密度O+/H+ ≈ 0を超えると、イオンのエネルギー化は低くなります。10 は、O+/H+ の低い粒子は地球または電離層に向かって流れ、高い比率を持つ粒子は尾部に向かって流れるという、以前に観測された結果を説明するかもしれない (Fu ら、2011)。マルチイオンの密度変化は、アルヴェン波 (VA) の伝播速度にも影響する。この研究は、PSBL から電離層に向かうポインティング フラックスの移動による可能性がある、KAW を通じたエネルギー散逸も説明する。マルチイオンのジャイロ半径とジャイロ周期も、各イオンの通電、局所加熱、非断熱加速に影響を与える。 (Tamrakar et al.、Astrophys Space Sci (2018) 363:221 https://doi.org/10.1007/s10509-018-3443-6) 別の研究では、運動学的アプローチによってカスプ領域の周りの運動アルヴェン波によるマルチイオンへの密度変化の影響を示し、波から粒子へのエネルギー伝達を制御するのは電子密度だけではなく、各イオンが磁場の存在下での旋回に基づいてエネルギー伝達を支配すると予測しました。より軽いイオンH +およびHe +粒子は、水素イオンとヘリウムイオンの両方の旋回により、低高度で波からエネルギーを獲得しますが、酸素イオンはほとんど影響を受けません。重い酸素イオンの旋回では、水素イオンとヘリウムイオンは波の減衰にほとんど関与しませんが、O +イオンは高高度で波からエネルギーを獲得します。この研究では、ヘリウムイオンは高高度での波の減衰にそれほど影響を及ぼさないことも示唆されており、これは局所的な加速メカニズムによるものである可能性がある (Fritz 他 1999)。この研究の発見は、イオンのエネルギー化と加速、ランダウ減衰、極流出を説明するのに役立つ可能性があり、惑星間磁場にも関連している可能性があります。 (Tamrakar 他、Astrophys Space Sci (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)この研究では、ヘリウムイオンは高高度での波の減衰にそれほど影響を及ぼさないことも示唆されており、これは局所的な加速メカニズムによるものである可能性がある (Fritz 他 1999)。この研究の発見は、イオンのエネルギー化と加速、ランダウ減衰、極流出を説明するのに役立つ可能性があり、惑星間磁場にも関連している可能性があります。 (Tamrakar 他、Astrophys Space Sci (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)この研究では、ヘリウムイオンは高高度での波の減衰にそれほど影響を及ぼさないことも示唆されており、これは局所的な加速メカニズムによるものである可能性がある (Fritz 他 1999)。この研究の発見は、イオンのエネルギー化と加速、ランダウ減衰、極流出を説明するのに役立つ可能性があり、惑星間磁場にも関連している可能性があります。 (Tamrakar 他、Astrophys Space Sci (2018) 363:9 DOI 10.1007/s10509-017-3224-7)