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論文

Gamma-ray glow preceding downward terrestrial gamma-ray flash

和田 有希*; 榎戸 輝揚*; 中村 佳敬*; 古田 禄大; 湯浅 孝行*; 中澤 知洋*; 森本 健志*; 佐藤 光輝*; 松元 崇弘*; 米徳 大輔*; et al.

Communications Physics (Internet), 2(1), p.67_1 - 67_9, 2019/06

 被引用回数:6 パーセンタイル:25.43(Physics, Multidisciplinary)

Two types of high-energy events have been detected from thunderstorms. One is "terrestrial gamma-ray flashes" (TGFs), sub-millisecond emissions coinciding with lightning discharges. The other is minute-lasting "gamma-ray glows". Although both phenomena are thought to originate from relativistic runaway electron avalanches in strong electric fields, the connection between them is not well understood. Here we report unequivocal simultaneous detection of a gamma-ray glow termination and a downward TGF, observed from the ground. During a winter thunderstorm in Japan on 9 January 2018, our detectors caught a gamma-ray glow, which moved for $$/sim$$ 100 s with ambient wind, and then abruptly ceased with a lightning discharge. Simultaneously, the detectors observed photonuclear reactions triggered by a downward TGF, whose radio pulse was located within $$sim$$ 1 km from where the glow ceased. It is suggested that the highly-electrified region producing the glow was related to the initiation of the downward TGF.

論文

Termination of electron acceleration in thundercloud by intracloud/intercloud discharge

和田 有希*; Bowers, G. S.*; 榎戸 輝揚*; 鴨川 仁*; 中村 佳敬*; 森本 健志*; Smith, D.*; 古田 禄大*; 中澤 知洋*; 湯浅 孝行*; et al.

Geophysical Research Letters, 45(11), p.5700 - 5707, 2018/06

 被引用回数:10 パーセンタイル:17.99(Geosciences, Multidisciplinary)

An on-ground observation program for high energy atmospheric phenomena in winter thunderstorms along Japan Sea has been performed via lightning measurements of $$gamma$$-ray radiation, atmospheric electric field and low-frequency radio band. On February 11, 2017, the radiation detectors recorded $$gamma$$-ray emission lasting for 75 sec. The $$gamma$$-ray spectrum extended up to 20 MeV and was reproduced by a cutoff power-law model with a photon index of 1.36$$^{+0.03}_{-0.04}$$, being consistent with a Bremsstrahlung radiation from a thundercloud (as known as a $$gamma$$-ray glow). Then the $$gamma$$-ray glow was abruptly terminated with a nearby lightning discharge. The low-frequency radio monitors, installed $$sim$$50 km away from Noto School, recorded intra/inter-cloud discharges spreading over $$sim$$60km area with a $$sim$$300 ms duration. The timing of the $$gamma$$-ray termination coincided with the moment when a sequence of intra/inter-cloud discharges passed 0.7 km horizontally away from the radiation monitors. The atmospheric electric-field measurement presented that negative charge was located in the cloud base and not neutralized by the lightning discharge. This indicates that the $$gamma$$-ray source was located at an higher region than the cloud base.

論文

Migrating source of energetic radiation generated by thunderstorm activity

鳥居 建男; 杉田 武志; 鴨川 仁*; 渡辺 泰行*; 楠 研一*

Geophysical Research Letters, 38(24), p.L24801_1 - L24801_5, 2011/12

 被引用回数:40 パーセンタイル:17.82(Geosciences, Multidisciplinary)

冬季雷活動中に数分間発生する高エネルギー放射線の発生源が移動することを、種々の放射線測定器,電界計,レーダー画像によって確認した。放射線源は、雷放電を伴わず、高度300mの下向き半球状の表面から放出されていると考えられ、7m/sの速度で北から南へ移動した。これは、電界系の変動とも一致しており、レーダー画像等の気象データによる風向風速とも合致するものであった。この結果は、雷雲内の電荷領域の下部で生成されていることを意味し、低高度での発生は雷放電を伴わないことと深い関係があることを示唆するものである。

論文

Gradual increase of energetic radiation associated with thunderstorm activity at the top of Mt. Fuji

鳥居 建男; 杉田 武志*; 田辺 朝知子*; 木村 嘉尚*; 鴨川 仁*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*

Geophysical Research Letters, 36(13), p.L13804_1 - L13804_4, 2009/07

 被引用回数:41 パーセンタイル:20.67(Geosciences, Multidisciplinary)

夏季雷活動に起因すると考えられる放射線変動(複数形)が富士山頂において観測された。それらは最も長いもので約20分間続く緩やかな変動であり、約10MeV程度までの連続スペクトルを持つ高エネルギー$$gamma$$線であった。これらの変動の特徴から、個々の雷放電との関係は認められず、雷雲の高電界に起因して生成された逃走電子からの制動放射線であると考えられた。

論文

富士山頂における雷活動に起因した高エネルギー放射線の観測

鳥居 建男; 杉田 武志*; 田辺 朝知子*; 木村 嘉尚*; 鴨川 仁*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*

大気電気学会誌, 3(1), p.111 - 112, 2009/00

夏季雷活動に起因すると考えられる放射線変動(複数形)が富士山頂において観測された。それらは数分から最長20分間続く緩やかな変動であり、10MeV超の連続スペクトルを持つ高エネルギー$$gamma$$線であった。これらの変動の特徴から、個々の雷放電との関係は認められず、雷雲の高電界に起因して大気中の高エネルギー電子が加速され生成された逃走電子からの制動放射線であると考えられた。観測に使用した5インチNaI検出器は$$gamma$$線(光子)に高感度であるが、高エネルギー電子の入射により発生した光子と弁別ができない。高エネルギー電子の入射も含めたスペクトル解析との比較の結果、光子のみの解析で十分に収束することから、入射粒子の大部分は光子と考えられる。

口頭

富士山頂における雷活動時の放射線変動の観測

鳥居 建男; 杉田 武志*; 田辺 朝知子*; 木村 嘉尚*; 鴨川 仁*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*

no journal, , 

夏季雷活動に起因すると考えられる放射線変動(複数形)が富士山頂において観測された。それらは数分から最長20分間続く緩やかな変動であり、10MeV超の連続スペクトルを持つ高エネルギー$$gamma$$線であった。これらの変動の特徴から、個々の雷放電との関係は認められず、雷雲の高電界に起因して大気中の高エネルギー電子が加速され生成された逃走電子からの制動放射線であると考えられた。観測に使用した5インチNaI検出器は$$gamma$$線(光子)に高感度であるが、高エネルギー電子の入射により発生した光子と弁別ができない。高エネルギー電子の入射も含めたスペクトル解析との比較の結果、光子のみの解析で十分に収束することから、入射粒子の大部分は光子と考えられる。

口頭

富士山頂における宇宙線観測; 雷活動による高エネルギー$$gamma$$線の寄与

鳥居 建男; 保田 浩志*; 矢島 千秋*; 杉田 武志*; 田辺 朝知子*; 木村 嘉尚*; 鴨川 仁*

no journal, , 

富士山頂において夏季雷活動に起因すると考えられる高エネルギー$$gamma$$線の変動が観測された。変動は最長約20分間続く緩やかな上昇であった。その特徴から、雷雲の高電界に起因して生成された逃走電子からの制動放射線と考えられた。これまで冬季雷活動時に観測された同様の事象は1分間程度と短かかったが、富士山近傍では制動放射線を発生させる高電界領域が長時間存在したことを示すものと考えられる。

口頭

Two types of energetic radiation associeted with thunderstorm activity observed in Japan

鳥居 建男; 杉田 武志*; 土屋 晴文*; 田辺 朝知子*; 木村 嘉尚*; 鴨川 仁*; 矢島 千秋*; 保田 浩志*

no journal, , 

雷活動に起因した線量率上昇が観測されることがある。日本の冬季雷で観測される放射線は2つに区分される。一つはエネルギーが数MeVまでの光子による「緩やかな変動」であり、もう一つは10MeV以上の「急峻なバースト」である。前者の事象は富士山頂において夏季雷でも観測された。このとき、約20分も持続するような「緩やかな変動」であり、エネルギーは10MeV超にまで達する連続スペクトルであった。これらは、雷雲で高められた電場により加速された電子に起因すると考えられる。

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