Transient ionization of the mesosphere during auroral breakup; Arase satellite and ground-based conjugate observations at Syowa Station

オーロラ爆発時における中間圏の過渡電離; あらせ衛星と昭和基地における地上観測の連結

片岡 龍峰*; 西山 尚典*; 田中 良昌*; 門倉 昭*; 内田 ヘルベルト陽仁*; 海老原 祐輔*; 江尻 省*; 冨川 喜弘*; 堤 雅基*; 佐藤 薫*; 三好 由純*; 塩川 和夫*; 栗田 怜*; 笠原 禎也*; 尾崎 光紀*; 細川 敬祐*; 松田 昇也*; 篠原 育*; 高島 健*; 佐藤 達彦   ; 三谷 烈史*; 堀 智昭*; 東尾 奈々*

Kataoka, Ryuho*; Nishiyama, Takanori*; Tanaka, Yoshimasa*; Kadokura, Akira*; Uchida, Herbert Akihito*; Ebihara, Yusuke*; Ejiri, Mitsumu*; Tomikawa, Yoshihiro*; Tsutsumi, Masaki*; Sato, Kaoru*; Miyoshi, Yoshizumi*; Shiokawa, Kazuo*; Kurita, Satoshi*; Kasahara, Yoshiya*; Ozaki, Mitsunori*; Hosokawa, Keisuke*; Matsuda, Shoya*; Shinohara, Iku*; Takashima, Takeshi*; Sato, Tatsuhiko; Mitani, Takefumi*; Hori, Tomoaki*; Higashio, Nana*

2017年6月30日22時21分から26分(世界時)にかけて、昭和基地にあるPANSYレーダーによってオーロラ爆発時の中間圏における過渡電離が観測された。通常、中間圏における過渡電離は100keV以上の高エネルギー電子が中間圏まで到達することにより引き起こされるが、同時間帯においてあらせ衛星が観測した100keV以上の電子フラックスは有意な上昇を示していなかった。このことから、本イベントは、10keV以下の低エネルギー電子が大量に熱圏に降り注ぐことにより発生したX線による電離であるとの仮説を立てた。この仮説の妥当性を検証するため、粒子・重イオン挙動解析コードPHITSを用いて様々なエネルギースペクトルを持つ電子が大気上空に進入した場合の電離分布を計算した。その結果、10keV以下の電子でも中間圏において十分な電離を引き起こすことが可能であることが分かり、仮説の妥当性が証明された。

Transient ionization of the mesosphere was detected at around 65 km altitude during the isolated auroral expansion occurred at 2221-2226 UT on June 30, 2017. A general-purpose Monte Carlo particle transport code PHITS suggested that significant ionization is possible in the middle atmosphere due to auroral X-rays from the auroral electrons of 10 keV.