2025/03/28 更新

写真a

イエダ アキマサ
家田 章正
IEDA, Akimasa
所属
宇宙地球環境研究所 基盤研究部門 総合解析研究部 助教
大学院担当
大学院理学研究科
職名
助教
連絡先
メールアドレス

学位 1

  1. 博士(理学) ( 1998年3月   京都大学 ) 

研究キーワード 13

  1. 磁気再結合

  2. プラズモイド

  3. 磁気圏

  4. 電離圏

  5. サブストーム

  6. オーロラ爆発

  7. オーロラ

  8. 磁気圏

  9. 磁気再結合

  10. プラズモイド

  11. サブストーム

  12. オーロラ爆発

  13. オーロラ

研究分野 2

  1. その他 / その他  / 太陽地球系電磁気学

  2. 自然科学一般 / 宇宙惑星科学

現在の研究課題とSDGs 2

  1. 地磁気逆計算法を用いたオーロラ電流系の解明

  2. 衛星観測と地磁気逆計算法によるオーロラ爆発開始条件の解明

経歴 6

  1. 名古屋大学   太陽地球環境研究所 総合解析   助教

    2007年4月 - 2015年9月

  2. 名古屋大学   太陽地球環境研究所 第四部門   助手

    2003年2月 - 2007年3月

  3. 宇宙科学研究所

    2001年4月 - 2003年2月

      詳細を見る

    国名:日本国

  4. 宇宙科学研究所・日本学術振興会特別研究員PD

    2001年4月 - 2003年2月

  5. 米国航空宇宙局ゴダード宇宙飛行センター

    1998年7月 - 2001年3月

▼全件表示

学歴 3

  1. 京都大学   理学研究科   地球惑星科学専攻

    1995年4月 - 1998年3月

      詳細を見る

    国名: 日本国

  2. 京都大学   理学研究科   地球物理学専攻

    1993年4月 - 1995年3月

      詳細を見る

    国名: 日本国

  3. 京都大学   理学部

    1989年4月 - 1993年3月

      詳細を見る

    国名: 日本国

所属学協会 3

  1. 米国地球物理学会

  2. 地球電磁気・地球惑星圏学会

  3. 米国地球物理学会

受賞 1

  1. 米国 National research council resident research associateship award

    1998年5月   米国 National research council  

 

論文 56

  1. Duskward displacement of plasmoids and reconnection in the near-Earth magnetotail 査読有り

    Ieda Akimasa, Miyashita Yukinaga

    EARTH PLANETS AND SPACE   76 巻   2024年12月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1186/s40623-024-02003-w

  2. 地球電離圏の電荷交換衝突におけるカーブ軌道効果 査読有り

    Ieda, A.

    Journal of Geophysical Research: Space Physics     2022年1月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    電離圏と磁気圏の結合を理解するためには、電離圏電気伝導度を定量的に把握することが必要である。電気伝導度の主体は、イオンと中性粒子の衝突断面積である。この断面積は、2つの成分を持つが両成分の和ではなく、高温では電荷交換成分に、低温では中性粒子の分極による成分に漸近する。両成分が等しくなる遷移温度は、電離圏温度(200-2000 K)付近である。これまで電離圏分野の古典的研究では、遷移温度において、トータルの衝突断面積は、分極成分や電荷交換成分に等しいと近似されてきた。すなわち、両成分は結合しないと仮定されてきた。一方、原子衝突分野の研究では、トータルの断面積は、電離圏の古典的研究よりも1.4倍大きいと近似されている。この電離圏分野と原子衝突分野の違いの根拠は不明瞭であった。

    本研究では、電荷交換衝突と分極衝突の結合を、カーブ粒子軌道効果により表現した。すなわち、粒子軌道が曲がることにより電荷交換衝突断面積が実効的に増大する効果を取り入れた。その結果、遷移温度において、トータルの断面積は、電荷交換成分から22%増大することを見いだした。原子衝突分野では、この結合を物理的意味のない二乗平均により表現したために過大評価している。電離圏分野の古典的研究がこの結合を無視した原因は、カーブ粒子軌道効果と、外部境界付近をかすめる軌道の小さい効果とを、混同したことであると思われる。もうひとつの原因は、結合を表現する理論式がなかったためであると思われる。その様な理論式は本研究で初めて導いたので、今後は電荷交換衝突と分極衝突の結合を無視せずに含めて、イオン-中性衝突断面積を計算すれば良い。

    DOI: 10.1029/2020JA028441

    DOI: 10.1029/2020JA028441

  3. Atomic Oxygen Ion‐Neutral Collision Frequency Models at Ionospheric Temperatures 査読有り

    Ieda, A.

    Journal of Geophysical Research: Space Physics     2021年1月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1029/2021JA029612

    DOI: 10.1029/2021JA029612

  4. Ion-Neutral Collision Frequencies for Calculating Ionospheric Conductivity 査読有り

    Ieda A.

    JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SPACE PHYSICS   125 巻 ( 2 )   2020年2月

     詳細を見る

    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1029/2019JA027128

    Web of Science

  5. Location and Timing of Magnetic Reconnections in Earth's Magnetotail: Accomplishments of the 29-Year Geotail Near- Earth Magnetotail Survey 査読有り 国際共著

    Nagai, T., Shinohara, I., Saito, Y., Ieda, A., & Nakamura, R.

    Journal of Geophysical Research: Space Physics   128 巻   2023年12月

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1029/2023JA032023

    DOI: 10.1029/2023JA032023

▼全件表示

MISC 4

  1. MMS衛星群とGeotail衛星によるサブストーム開始の同時観測

    家田章正, 北村成寿, 齋藤義文, 横田勝一郎, POLLOCK Craig J., GILES Barbara L., RUSSELL C.T., 町田忍, 長井嗣信, 熊本篤志, 土屋史紀, 笠原禎也, 三好由純  

    地球電磁気・地球惑星圏学会総会及び講演会(Web)144th 巻   2018年

     詳細を見る

  2. 電離圏電気伝導度の太陽天頂角依存性

    家田章正, 大山伸一郎, 藤井良一, 中溝葵  

    地球電磁気・地球惑星圏学会総会及び講演会予稿集(CD-ROM)134th 巻   2013年

     詳細を見る

  3. FAST衛星によるオーロラサージ電流系の観測

    家田章正, 藤本正樹, 西野真木, 堀智昭, 関華奈子, MCFADDEN James P., 西村幸敏, 藤井良一, 海老原祐輔, 町田忍, 宮下幸長, 齋藤義文  

    地球電磁気・地球惑星圏学会総会及び講演会予稿集(CD-ROM)128th 巻   2010年

     詳細を見る

  4. Real-time modeling of the ionosphere using GEDAS/KRM for space weather

    Ieda, A, Y. Kamide  

    Proceedings of The 7th International School/Symposium for Space Simulations   頁: 259-260   2005年

     詳細を見る

    記述言語:英語   掲載種別:速報,短報,研究ノート等(大学,研究機関紀要)  

講演・口頭発表等 12

  1. 尾部リコネクション領域の移動:THEMIS地上・衛星観測

    家田章正

    磁気圏ダイナミクス研究会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2018年3月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:名古屋大学, 名古屋   国名:日本国  

  2. オーロラキロメートル放射とオーロラ極方向拡大との関係:Geotail衛星と地上全天観測 国際会議

    家田章正, 宮下幸長, 町田忍, 三浦翼, 川嶋貴大

    , 地球電磁気・地球惑星圏学会(第142回総会・講演会), 

     詳細を見る

    開催年月日: 2017年10月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:京都大学, 宇治   国名:日本国  

  3. Simultaneous observation of auroral substorm onset in Polar satellite global images and ground-based all-sky images 招待有り 国際会議

    The 13th International Conference on Substorms 

     詳細を見る

    開催年月日: 2017年9月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Sheraton Portsmouth Harborside Hotel, Portsmouth, NH, USA   国名:日本国  

  4. Simultaneous observation of auroral substorm onset in Polar satellite global images and ground-based all-sky images 国際会議

    19. Ieda, A., S. Machida, Y. Miyoshi, T. Kawashima, T. Miura, K. Kauristie, Y. Nishimura, Y. Miyashita, G. K. Parks, and M. O. Fillingim

    地球惑星科学連合2017年大会 

     詳細を見る

    開催年月日: 2017年5月

    記述言語:英語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:幕張メッセ, 幕張   国名:日本国  

  5. 電離圏電気伝導度を算出するための衝突周波数

    家田章正

    地球電磁気・地球惑星圏学会  2019年10月26日 

     詳細を見る

    記述言語:日本語  

▼全件表示

科研費 17

  1. 地磁気逆計算法を用いたオーロラ電流系の解明

    研究課題/研究課題番号:20540438  2008年 - 2011年

    科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    家田 章正

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:4420000円 ( 直接経費:3400000円 、 間接経費:1020000円 )

    オーロラ爆発上空では、磁力線に沿った電流(沿磁力線電流)が観測される。この沿磁力線電流が、東西電流ペアであるのか、南北ペアであるのか、あるいは両者の競合であるのかを明らにすることが、オーロラ電流系の駆動源を理解するために重要である。本研究では、地磁気データとオーロラデータを用いた地磁気逆計算法により、沿磁力線電流を面でスナップショット推定し、その成分を分解した。その結果、西向きジェット電流の南北で、推定した沿磁力線電流の、ホール成分とペダーセン成分が反相関していた。この結果は、東西ループ電流に関係した電場が、南北方向の分極電場を生成したことを示唆している。

  2. 衛星観測と地磁気逆計算法によるオーロラ爆発開始条件の解明

    研究課題/研究課題番号:17740325  2005年 - 2007年

    科学研究費助成事業  若手研究(B)

    家田 章正

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:3600000円 ( 直接経費:3600000円 )

    地球の電離圏では数時間に一度、オーロラが爆発的に発達する。本研究の目的は、オーロラ爆発が開始するために必要な条件を明らかにすることである。特に、オーロラ爆発時における、磁気圏近尾部リコネクションの、朝夕方向の位置を調べることにより、オーロラ爆発時にはリコネクションが必ず生じているのかどうかを明らかにした。近尾部リコネクションは南向き磁場を伴う200km/s以上の反地球向き高速流により同定した。まず、66例の孤立したオーロラ爆発を、ポーラー衛星の紫外線オーロラ観測により同定した。次に、オーロラ爆発時に、地球から反太陽方向に5-31地球半径、かつ朝夕方向に+-15地球半径以内のプラズマシート中で、ジオテイル衛星が反地球向き高速流を観測する確率を計算した。その結果、オーロラ爆発が夕方で生じた場合は夕方で、真夜中で生じた場合は真夜中で、反地球向き高速流の観測確率が高かった。この結果は、反地球向き高速流の朝夕方向の位置(Y)とオーロラ爆発の経度(MLT)に対応があることを意味しており、最小自乗フィットでは、Yagsm=-5.7(MLT+0.6)Reと表せ、相関係数は0.8であった。ほとんどの反地球向き高速流はこの回帰直線から朝夕方向に5Re以内で観測されており、またそこでは反地球向き高速流の観測確率は88%であった。ジオテイル衛星の位置が回帰直線に近いにもかかわらず、反地球向き高速流が観測されなかった例が二つあったが、これらは地球向き高速流との例と、移動性圧縮領域(TCR)の例であったので、近尾部リコネクションと矛盾はしない。これらの結果から、オーロラ爆発の経度では、リコネクションは必ず生じていると考えられる。

  3. 地球磁気圏尾部における酸素イオン観測に着目したオーロラ爆発現象の解明

    研究課題/研究課題番号:21K03639  2021年4月 - 2025年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    家田 章正

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    オーロラは大気の発光であり、地球では数時間に一度、爆発的に増光する。このオーロラ爆発は、地球磁気圏に蓄積した磁気エネルギーが、突発的に解放される過程の投影である。このエネルギー解放の機構は、磁力線をつなぎ替える磁気再結合であると考えられている。しかし、磁気再結合が発生しても、オーロラ爆発は必ずしも発達しないことが、応募者の研究でわかってきた。この不対応を理解するために本研究では、磁気圏プラズマの主成分である水素イオンに加え、水素イオンより質量が16倍も重い酸素イオンに着目する。本研究の目的は、地球磁気圏尾部の酸素イオンが磁気再結合・オーロラ爆発におよぼす影響を観測的に解明することである。
    オーロラは大気の発光であり、地球では数時間に一度、爆発的に増光する。このオーロラ爆発は、地球磁気圏に蓄積した磁気エネルギーが、突発的に解放される過程の投影である。このエネルギー解放の機構は、磁力線をつなぎ替える磁気再結合であると考えられている。しかし、磁気再結合が発生しても、オーロラ爆発は必ずしも発達しないことが、応募者の研究でわかってきた。この不対応を理解するために本研究では、磁気圏プラズマの主成分である水素イオンに加え、水素イオンより質量が16倍も重い酸素イオンに着目する。本研究の目的は、地球磁気圏尾部の酸素イオンが磁気再結合・オーロラ爆発におよぼす影響を観測的に解明することである。本年度は、酸素原子と酸素原子イオンの衝突断面積について、量子的な微細構造効果の解明を行った。この場合の微細構造効果とは、エネルギー状態の異なる酸素原子の相対割合が温度によって異なるために、低温で衝突断面積が増大する効果を指す。酸素原子とそのイオンは、地球・金星・火星の電離圏を構成する主要な粒子種である。両粒子間の衝突は、衝突断面積モデルとして表現される。最近、教科書的なhigh-energyタイプのモデルでなく、wide-energyタイプのモデルが正しいことが示された。このwide-energyタイプのモデルの、有効な温度範囲は300-2000 K程度である。本研究で、カーブ軌道効果と微細構造効果を考慮することにより、関数フィットの基底関数を改良した。この結果、有効温度範囲は75-9000 Kと広がり、地球・金星・火星の電離圏に十分となった。
    現在まで、MMS衛星のデータベースの構築を行い、地球磁気圏尾部におけるプラズモイドのイベントリストの作成を行った。昨年度、MMS衛星の酸素イオンデータ自体に不具合が見つかったため、プラズモイドのイベントは20%程度少なくなるが、研究計画に致命的な影響はないことが見込まれる。また平行して、酸素原子と酸素原子イオンの衝突断面積の解明を行い、次の題名の論文として発表した:Ieda, A. (2022). Curved trajectory effect on charge-exchange collision at ionospheric temperatures. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 127, e2021JA029612. https://doi.org/10.1029/2021JA029612。 この研究成果は、電離圏から磁気圏への酸素の流出を定量的に解明するために必要であり、本研究計画において重要である。
    酸素原子と酸素原子イオンの衝突断面積モデルを作成することにより、磁気圏における酸素イオン密度の議論を行う準備をする。その後、MMS衛星取得の磁場・プラズマデータを用いて地球磁気圏尾部におけるプラズモイドの酸素イオン密度を解明する。さらに、この酸素イオン密度と、地球電離圏におけるオーロラ爆発の規模との関係を明らかにする。予想される結果は、プラズモイドの酸素イオン密度は、プラズモイドの速度には相関しないが、オーロラ爆発の規模とは相関することである。

  4. 編隊衛星を用いたオーロラ電流系の解明

    研究課題/研究課題番号:16K05568  2016年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    家田 章正

      詳細を見る

    担当区分:研究代表者 

    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

    地球の極域電離圏(高度100 km)では、数時間に一度、真夜中付近でオーロラが爆発的に増光する。このオーロラ爆発は、より遠方(高度5-20万km)の磁気圏尾部に流れる電流が、電離圏にショートする現象であると想像される。本研究では地上と衛星からの同時観測を用いてオーロラ爆発を解明した。特に、オーロラ爆発が10分周期で高緯度にジャンプする現象を理解し、また、地上と衛星からでは何故オーロラ爆発が異なって見えるのかを理解した。
    オーロラは宇宙から降下する電子が地球の中性大気を励起することにより発生する。すなわち、オーロラ爆発は恒星大気と惑星大気が激しく相互作用していることを意味しており、オーロラ爆発を理解することは宇宙と地球の境界領域を理解することである。この近宇宙領域は国際宇宙ステーション(高度400 km)や気象衛星軌道(高度4万km)を含み、そこでの電磁気擾乱を理解することは人類の宇宙活動に貢献すると考えられる。

  5. 地上オーロラ観測と衛星直接観測を連携させて挑む新しいサブストーム像の構築

    研究課題/研究課題番号:26247082  2014年6月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    町田 忍, 長井 嗣信, 門倉 昭, 齋藤 義文, 篠原 育, 家田 章正, 堀 智昭, 寺田 直樹, 宮下 幸長, 銭谷 誠司, 西村 幸敏

      詳細を見る

    担当区分:研究分担者 

    地上の多点オーロラ観測および磁気圏観測の直接計測で得られたデータの解析、さらに、数値シミュレーションを併せて行うことによって研究を展開した。その結果、われわれがカタパルト電流層と名付けた領域において電子ティアリングモード不安定が発生し、その帰結として磁気リコネクションが開始すること、さらに、その両者に伴う地球向きの高速流が、内側の領域にバルーニング不安定などの圧力の不均一性に起因する不安定を励起して、大規模なオーロラの擾乱を発生させるという従来のモデルを改訂した新しいサブストーム像が得られた。また、関連の研究によって、磁気リコネクションの核心部分の解明が大きく前進した。

▼全件表示