3D Electromagnetic Particle Simulations about the Low Frequency

GEOTAIL 衛星によって観測された BEN の低周波成分に関する 3 次元電磁粒子シミュ
永安翔 三宅壮聡(富山県立大学)大村善治 小嶋浩嗣(京都大学・生存圏)
3D Electromagnetic Particle Simulations about the Low Frequency
Component of BEN observed by GEOTAIL Spacecraft
Sho NAGAYASU, Taketoshi MIYAKE(Toyama Pref. Univ.)
Yoshiharu Omura,Hirotsugu Kojima(RISH, Kyoto Univ.)
According to PIC simulations, ESW (Electrostatic Solitary Waves) are generated from electron beam
instabilities. ESW correspond the upper frequency component of BEN (Broadband Electrostatic Noise)
which is frequently observed in space plasma. The generation mechanism of the low frequency component
of BEN, however, is still unexplained. To clarify whether such low frequency waves are generated, we
made statistical analysis on generation conditions of low frequency component of BEN observed by
Electric Field Detector (EFD) onboard Geotail spacecraft. We detected low frequency component of
BEN automatically from EFD data, and made an occurrence frequency distribution of these waves. Low
frequency component of BEN are observed in PS and PSBL region in the magnetosphere. We studied
several plasma parameters at the time when low frequency component of BEN were observed, and
found that these waves were observed in the conditions with low ion density and strong B field in these
regions. Then, based on these statistical analyses, we are going to perform a series of three-dimensional
electromagnetic particle simulations with different parameters, and clarify the generation process of the
low frequency component of BEN.
これまでに,BEN の低周波成分が,その高周波成分である ESW と同様にビーム不安定性の非線形発展の
結果励起されるという仮定に基づき,ビーム不安定性からの低周波波動励起に関する 2 次元粒子シミュレー
ションを行った.観測結果によると BEN の低周波成分は外部磁場に垂直方向に振動している.そこで,ビー
て検討した.様々なパラメータでシミュレーションを実行,比較することで BEN の低周波波動が励起される
BEN の低周波成分との明確な関係は確認できなかった.BEN の低周波成分の励起メカニズムが電磁波に起
たに 3 次元電磁粒子コードを用いてシミュレーションを行う.
BEN の低周波成分の励起メカニズムを明らかにするために,GEOTAIL 衛星に搭載されている電界検出器
(EFD)によって観測された BEN の低周波成分について統計解析を行い,BEN の発生しやすい磁場強度と
イオン密度・イオン温度の関係を調査した.この結果に基づいて 3 次元電磁粒子シミュレーションを行って,
BEN の低周波成分の生成メカニズムを明らかにしていく.