雷放電による上層大気の発光現象の発生機構の解明

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 雷放電による上層大気の発光現象の発生機構の解明
• Author/Editor: 長野, 勇; Nagano, Isamu
• Author Heading: 長野, 勇; Nagano, Isamu
• Publication, Distribution, etc.: 金沢大学工学部
• Publication Date: 1999-03
• Publication Date (W3CDTF): 1999-03
• Alternative Title: Study of Generation Mechanism of Lunimous Emissions in the Upper Atmosphere Produced by Lightning Discharge
• Periodical title: 平成10(1998)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書 = 1998 Fiscal Year Final Research Report
• No. or year of volume/issue: 1997-1998
• Volume: 1997-1998
• Pages: 86p.-
• Text Language Code: jpn
• Subject Heading: 大気発光現象; 雷放電による電波放射; Sprites; Elves; full wave計算; Atmospherics Luminous Emission; EM Radiation from Lighting Discharge; Full Wave Analysis
• Target Audience: 一般
• Note (General): 雷放電に伴う上層大気の発光現象(SpritesとElves)の発生に関して、3次元空間での時間発展のシミュレーションに成功し、それらの発生特性および雷放電から放射される電磁波の特性を明らかにした。その成果の概要を以下に述べる。1. 雷放電として電流パルスがCloud-to-Ground放電するものと仮定し、その電磁波が地球磁界を考慮した電離層に入射するものとして、放射波形が厳密に解かれた。2. 電磁波強度と窒素分子の励起による発光強度の関係を式で与え、発光現象の発生領域 と発光強度の時間推移を求めた。3. Elvesは雷放電による電磁波パルスにより、高度80〜100kmで、放電後0.4〜0.7msecの間に半径40kmから100kmまで時間と共に増大するやや非対称なシリンダ状に発生することが示された。またSpritesが高度60〜70kmで厚さ10km、半径20kmの円筒状に0.6msecか ら数十 msecまで継続して発生する原因は、雷雲中の正電荷が放電した後に残された負電荷により生じる強い静電界によるものであることが示された。これらの結果は最近の観測結果とその構造には違いが見られるが、発光強度、発光時間に大変よい一致が見られた。4. 計算により求めた雷放電から放射される電磁波波形に対して詳細な周波数解析を行っ た結果、電離層ー大地間の電磁波多重反射の影響で、雷からの距離の違いにより観測波 形には顕著な周波数特性の違いが生じることが明らかになった。このことは、雷からの 空電波形を一地点で観測することにより雷の位置を検出できる新たな可能性を示すもの である。5. 実際にアメリカのロケット実験で雷雲上空数百kmにおいて観測された電磁界波形との 比較を行ったところ、実測された波形は本計算法で求められる値とおおよそ一致し、本 計算法が定量的に正しいことが示された。; We have developed a full-wave method to calculate three-dimensional ionospheric propagation of an electromagnetic pulse radiated from a lightning discharge, to analyze generation mechanisms of luminous emissions in the upper atmosphere above thunderclouds. The main results are summarized as follows :(a)Both spatial distribution and temporal evolution of an electromagnetic pulse radiated from a lightning discharge have been calculated by a full-wave method which makes use of Fourier transformations in space and time domain.(b)Assuming luminous emissions above thunderclouds are generated by nitrogen molecules excited by the intense electromagnetic wave radiated by the lightning discharge, we have computed time evolution of the emissions. Computed results suggest that the Elves are generated in the altitude range of 80-100 km by the radiated electromagnetic wave during 0.4-0.7 msec after the lightning stroke, while the Sprites are likely to be generated at lower altitudes (60-70 kin) after 0.6 msec by an intense electrostatic field created by the discharge. These features are consistent with the actual observations of these luminous emissions.(c)Peculiar frequency-time structures have been found to appear on the electromagnetic pulse when it propagates up in the ionosphere, possibly caused by the multiple reflection of the pulse in the Earth-ionospheric waveguide. Compared with the electromagnetic wave form observations by a rocket experiment conducted above thunderclouds over Wallops Islands, USA, calculated results of the electromagnetic wave forms are quantitatively consistent with the actual observations.; 研究課題/領域番号:09640530, 研究期間(年度):1997-1998; 出典：「雷放電による上層大気の発光現象の発生機構の解明」研究成果報告書 課題番号09640530 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
• DOI: 10.24517/00049396
• Access Restrictions: 限定公開
• Related Material: https://kaken.nii.ac.jp/search/?qm=50019775; https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09640530/; https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-09640530/096405301998kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/
• Data Provider (Database): 国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 金沢大学 : 金沢大学学術情報リポジトリKURA