2023年 | プレスリリース?研究成果
磁場が地球に降り込む宇宙放射線を跳ね返す ? 高エネルギー電子から大気を護る地磁気の役割を解明 ?
【本学研究者情报】
〇大学院理学研究科地球物理学専攻
教授 加藤 雄人（かとう ゆうと）
【発表のポイント】
- 地球极域（注1）に降り込む高エネルギーの电子と大気との衝突过程を精密に计算しました。
- 地球への入射エネルギーが高くかつ入射角度が大きい电子は、低高度になるほど强まる地磁気（注2）の存在によって跳ね返される割合が、従来の研究报告よりも大きいことを明らかにしました。
- 地球に降り込んでくるキラー电子（注3）が地磁気によって跳ね返されることで、衝突頻度の高い領域が80 km以下の低高度と130 kmの高高度との2ヶ所に分かれることを発見しました。オゾンの消失過程に影響を与えるとされるキラー電子の量を正確に理解することに繋がります。
【概要】
地球の极域には宇宙空间からエネルギーの高い电子が降り込み、大気と衝突することによりオーロラや电离圏电子密度の変动などを引き起こしています。东北大学大学院理学研究科地球物理学専攻の加藤雄人教授、ドイツ?ハイデルベルク大学のパウル?ローゼンダール大学院生（2019年短期留学プログラム闯驰笔贰（注4）学生）、国立极地研究所の小川泰信教授、千叶経済大学の田所裕康准教授らによる研究グループは、降り込み电子（注5）と大気との衝突に対して、低高度になるほど强まる地磁気の効果に着目した精密な数値シミュレーションを行いました。その结果、地磁気により电子が跳ね返される効果が予想以上に大きいことを明らかにしました。この効果は电子のエネルギーが高いほど顕着であり、电子の降り込みによるオゾンの消失过程への影响や电离圏电子密度変动を正确に理解する上で重要な知见となります。
本研究成果は、2023年8月2日付で地球物理学分野の専门誌Earth, Planets and Spaceに掲载されました。
図1. 地磁気による跳ね返りの効果を精密に取り入れた計算で得られた、極域大気に降り込んできた電子と大気との衝突率の高度分布（太い実線）。磁力線に平行に降り込んできた場合（点線）や、跳ね返りの効果を含めずに70度の角度で降り込んできた場合（細い実線）を比較すると100 km以下に到達する十万電子ボルト以上の電子による衝突率が1?2桁低下することを示している。
【用语解説】
注1 极域
南极と北极を「极地」と呼ぶのに対し、少し范囲を広げる际に「极域」と呼ぶ。南极の极域は周辺の海、北极の极域はグリーンランド全域と周辺の海を含めることが多い。
注2 地磁気
地球が持つ固有の磁場。地球からの距離に応じて強度が変化する。極域において高度400 kmでの磁場強度は、おおよそ地表の8割程度である。
注3 キラー电子
宇宙空间にあるエネルギーが高い电子。地球を取り巻くように分布する放射线帯に多く存在する。人工卫星の故障を引き起こす要因となる。
注4 JYPE（Junior Year Program in English）
东北大学が开讲する交换留学生のための研究トレーニングプログラム。1年间または半年间のプログラムで、研究室に配属されサポートを受けながら、自分たちの分野の中のカレントトピックについて研究を进める（）。
注5 降り込み电子
宇宙空间から大気に降り込んでくるエネルギーの高い电子。主に极域で生じており、オーロラの発光を引き起こしたり、电离圏の电子密度を変动させたりすることが知られている。
问い合わせ先
（研究に関すること）
东北大学大学院理学研究科地球物理学専攻
教授 加藤雄人（かとう ゆうと）
TEL: 022-795-6516
Email: yuto.katoh*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）
（报道に関すること）
东北大学大学院理学研究科
広报?アウトリーチ支援室
TEL: 022-795-6708
Email: sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）