GMS/SEM の Pー デー タ について

GMS/SEMのP1データについて
On the PI Data from GMS/SEM
長 井 嗣 信＊
Tsugunobu
Nagai
Abstract
The
count rate
Environment
intensity
derived
rate is almost
corresponds
（＞２ MeV
taminant
of the lowest
Monitor
on
from
abnormally
by
feature
electrons). This
in the
proton
channel
observations.
high.
to the
energetic
protons
nominal)
Satellite is compared
It is found
It is also found
analysis indicates
channel
Ｐ１ (1.2-4 MeV
Meteorological
U. S. spacecraft
always
feature
energy
Geostationary
that
the
that the channel
electron intensity
that energetic
derived
electrons
with
channel
of space
the proton
PI
count
PI count
from
channel
rate
EL
are ａ significant ｃｏｎ･
Ｐ１.
1｡はじめに
３については21
気象衛星「ひまわり」（以下ＧＭＳ）では,
SEM
(宇宙
UT,
ＧＯＥＳ-2については，17 UT
か
19 UT とし，移動中はそのあいだの時刻）。
ＧＭＳについ
ては，生データから２分平均値を作製し,
02-03 UT
の
環境モニター）により，高エネルギーの陽子，アルファ
間について１時間平均値を作り，正午値とした。夜間は
粒子，電子を，いくつかのエネルギー範囲について，定
地磁気活動による変動が大きいため（たとえばNagai,
常的に観測することによって，太陽活動についての気候
1982），地磁気活動の影響のもっとも少ない正午付近の
学的なデータペースを作りつっある。米国の気象衛星
値を使用している。これによって，ＧＯＥＳでの食（地球
ＧＯＥＳにも, SEMが搭載されている。
ＧＭＳのデータ
とＧＯＥＳ等のデータを比較してみる機会があり,
GMS
の陽子のａこ･ネルギーの一番低いチャンネルP1について
の影にはいる）時間の欠漏を，さけることができる。た
だし, GMSのデータによれば，正午値と一日平均値の
変動のよりすは，たいへん良く一致する。
Figs. la-lh
は, GMSのフラックスの値が異常に高いことがわかっ
に，半年ごとの結果を示す。
た。以下,。データを示すことによってこのことを示し，
ＥＬの値については，３つの衛星での値が，フラック
その原因について，考察してみる。
スの絶対値および変動のようすともに，よく一致するこ
とがわかる。 ２ MeV
2.
GQES衛星データとの比較
以上のエネルギーをもつ電子は，昼
間にフラックスが高く，夜間にフラックスが低くなると
いう日変化を示すことから，静止衛星近傍では，安定
1978年７月から1980年６月の２年間にわたる期間につ
いて,
GMS,≒GOESべI,
に地球磁場に捕縛されていることがわかる。地球のまわ
GOES-3のPIとＥＬのチャ
りをドリフトする時間は数分のオーダー(Schultz
ンネルのデータ此つじて，比較をおこなう。３つの衛星
の情報をTable
1 に示す。 GOES
and
Lanzerotti,1974）であるから，衛星の経度が異っても，
のデータは，一日分
良く対応した変動を示すことが期待できる。 一般に，
のデータが一枚の図にプロットされたものが，マイク1=z
ＧＯＥＳ-3での値が,
フィルム･となっている。地方時の正午前後の±30分間の
ＧＯＥＳ-3が磁気的により地球に近い位置にあるためであ
値を読みとって,正午の一時間値とした(正午は,
る（高エネルギー電子は，静止衛星近傍の距離では，地
GOES-
GOES-2での値より高いのは，
球に近いほど，フラックスが高くなる分布を示してい
＊気象研究所高層物理研究部 Meteorological
る）。また，ＧＯＥＳ-2，ＧＯＥＳ-3でフラックスが低い値
Research Institute Upper Atomosphere Physics
Division.
を示す時に,
−37−
GMSでは高い値を示しているのは,
GMS
METEOROLOGICAL
１０５
SATELLITE
CENTER
TECHNICAL
NOTE
Ｎ０.10. NOVEMBER
EL
1984
１９ ７ ８
−●
104
ｌ
ａ：
トー
(／‘)
Ｘ
3３ＳＨ Σ３ｘＳ３１３１１＾Ｖｄ
７
１０３
102
１０１
100
10゛1
７
８
９
１０ １１
１２
F1１．1ａThe channel EL （＞２MeV electrons)count rates by GMS, GOES-2, and GOES-3
during the last６ months of 1978.
Ｐ１
1978
１０５
一
a ｊ. ｏ’^.
１０４
3３ＳＸ
<M
Ｉ
Σ
１０２
ＸＳ３１３１１ｙくｎ一
Ｑ
１０３
１０１
100
１０−１
フ
８
９
１０ １１
Fig. lb The count rate of the GMS channel PI and the 0.8-4MeV
GOES-2 and GOES-3 during the last６ months of 1978.
−38−
proton
12
1ntensities by
気象衛星センター 技術報告 第10号 1984年i1月
１０５
[Ｌ
１９７９
一
叱﹂’のＪ
Ｕ山のＸ４
Σ
Ｑ
１０４
１０３
１０２
XＳ３１３ご.ｄくｄ
１０１
１００
１０’１
１
Fig. lc The
2 3 4 5 6
channel EL （＞２MeV electrons)count rates by GMS,
of 1979.
GOES-2, and GOES-3
during the first６ months
Ｐ１
1979
１０５
-●
U Ｊ. O ".
１０４
0３Ｓ＾
Ｕ
ｘＳ３１０ご＆くｄ
CM
Ｉ
Σ
１０３
１０２
１０１
１００
10‘1
１
２
３
４
Fig. Id The count rate of the GMS channel PI and the 0.8-4MeV
GOES-2 and GOES-3 during the first６ months of 1979.
−39−
５
proton
G
intensities by
METEOROLOGICAL
10S
SATELLITE
CENTER
TECHNICAL
NOTE
Ｎ０.10. NOVEMBER
1984
１９７９
EL
一
１０４
Ｑど
ﾄｰ
ぴ）
Ｘ
Ｑｍ一のＪ
マ
１０３
Σ３ＨＳ３１３１１ｙＶｄ
１０２
１０１
１００
10-1
７
Fis. le The channel EL （＞２MeV
during the last ６ months
1１
8 9 10
electrons) count rate by GMS,
1２
GOES-2, and GOES-3
of 1979.
Ｐ１
１９ ７９
105
｜
１
Σ３ｘＳ３１３１１ｄくｎ1
fM
・
3３ＳＸ
四●
yｉｓｘ
四
１０４
１０３
１０２
１０１
１００
10-1
７
８
９
１０ １１
Fig. If The count rate of the GMS channel PI and the 0.8-4MeV
GOES-2 and GOES-3 during the last６ months of 1979.
― 40 ―
１２
proton intensities
by
気象衛星センター 技術報告 第10号 1984年11月
［Ｌ
１
９
８０
１０５
s･一
I
Qご
1−
3３ＳＸ
(乃
Ｘ
一
１
Σ３ｘＳ３１ＤＩｉｙＶｃl
<M
Ｉ
１０４
１０３
１０２
１０１
100
10-1
１
２
３
4 5 6
Fig.lg The channel EL （＞２MeV electrons)count rate by GMS,
during the first６ months of 1980.
GOES-2, and GOES-3
１
Ｐ１
９ ８ ０
105
一
a ｊ. o". ＯＵのＸ４
Σ
Ｕ
１０４
１０３
１０２
>＜９３１３１１ｙＶｄ
１０１
１００
10-1
１
Fig. lh The
GOES-2
２
3 4 5 6
count rate of the GMS
and GOES-3
channel PI and the 0.8-4 MeV
during the first６ months of 1980.
―
41 ―
proton intensities by
METEOROLOGICAL
SATELUTE
CENTER
TIXJHNICAL
Table
Geographic
Long.
Geomagnetic
NOTE
Ｎｏ。10. NOVEMBER
1984
１
Ut.
Ｐ1
EL
electron
GMS
140?E
−10°
1.2４ MeV
proton
マ
>2MieV
GOES-3
135°W
＋5°
0.8-4 MeV
proton
＞２MeV
electron
0.8-4 MeV
proton
＞２MeV
electron
75°Ｗ
GOES-2
or 105°Ｗ
＋10°
or
＋8°
のデータが光によるノイズを含んでいるためｰと考えられ
日変化を示さないときが多い。GQE$-3とGQES-2で
る。
のフラヅタ1芦･のぶ･ラツキは，こ４戻とにょると思われ
PIのデータでは，３つの衛星からのデ，タの対応は，
４ ■ ・ ｌ
る。GOES-3の値がGOES-2の値よりやや高いのは，
かならずしも良くない。一番大きな問嘱点は.
鳶磁気緯度の効果にょると考えられる。
値が，つねにGOES-2.
CMSの
GOES-3の値より高くなぅて
ＧＭＳのPXの値の異常は，ＥＬの結果から，衛星･り
いることである。 測定Ｊ=･ネルギー範囲は，ＧＭＳが高ｚ
＆ 一 Ｉ ｀ｌ
緯度，経度の違い14ょるとはいえない。また,
ネルギー側へよっているため(Table
ＰＩにある゛光によるノイズにょるとはいえないことが，
1), GMS
(6mは，
GOESの値より低くなるはずである。ところが.
GMS
の値は, GOESの値より１オーダー程度高い値を示しで
ここで，1982年について,
についての比較をFig.
GMS-2とGQES-2とのP1
2に示す。ここで,
り異る。 GOESの値が増加してＧＭＳの値に近くなるこ
は，エネルギー範囲をGOES-2と同じ0.8４
とがあるが,
てありI，光によるノイズの問題がないにもかかわらず，
GOESではすぐに減少してしまうが,
GMS
では，商い鱗にとどまっている。GOES-3とGOES-2
のデータをみると，このエネルギー範囲（0.8４
Figs,
の陽子は，安定に捕縛されているとはいえず，きれいな
105
yｉｓｘ
Ｊ
Σ３ｘＳ３１３１１ｙくｄ
Ｎ
3３ＳＸ
−●
●
GMS-2で
MeV
両者の差が，一層大きくなったことがわかる。
MeV)
la『lhにょると，･むMSでは，P1‘とＥＬのフ
ラックスの振舞が良く似ていることがわかる。この点を
PI
1982
104
103
102
10１
100
10-1
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ １２
Fig. 2 The count rate of the GMS-2
GOES-2 in 1982.
channel PI and the 0.8-4 MeV
― 42
Ｏ
GMS-2のPIでも，同様の異常があることからわかる。
いる。また.
GMSとGOESでは，変動のようすもかな
CMS
―
proton intensity by
にし
気象衛星七ｙタ，技術報告・集10号 i略4年11月
10S
QMS
1 ･9 7 8
-●●
a
104
ＪＬ o
’^.
3３ＳＸ
Ｉ
Σ３ｘＳ３１３１１ｙＶｄ
Ｎ
103
１０２
１０１
100
10-1
８
y1１．8● The
９
１０
count rates・f tire channels EL （＞２MeV
of 1978.
１１ １２
electrons)and PI from GMS/SEM
(luring the last ６ months
105
一
3３ＳＸ
aｘo'^-
１０４
103
Ｎ
Σ３ｘＳ３１３１１ｙＶｃl
ａ
１０２
１０１
１００
10‘1
１
2 3 4 5 6
Fig. 3b The count rates of the channels EL （＞２MeV
during the first６ months of 1979.
―
43 ―
electrons)and PI from GMS/SEM
METEOROLCXJICAL
CEm-ER
TSGHNIGAL
NCWiE
tfe. 10. NOVEMBER
φ
戸4
が｀
GMS
6J
１０５
SATELyTE
・㎜●⇒
1984
ﾋﾞ97
Ｔ
→- EL
-・●
aｘ.;＾"'．
104
Ｑｍ一のｘ
i 0 3
４
１０２
Ｘｓａｉｏｉｉ＾ｖｄ
Σ
Ｑ
１０１
100
10-1
８
１
f!ｌ．恥The count rａtｅｓ収f
the chamveb EL (>2MeV
during the last６ months of 1979.
２
;eletr≪as^and PI from GMS/SEM
1０5
一
１０４
叱
1−
(/‘)｀
Ｘ
l
Σ３ｘＳ３１３１１ｙＶｄ
CM
D３ＳＨ
-■l
103
102
１０１
100
10-1
１
5 6
2 3 4
F1１.3ｄ The count rates of the channels EL （＞２MeV
during the first６ months of 1980.
−44−
electrcms)
and PI from GMS/SEM
で気●塞猿ぶソかーリ紬･ibiaiiriijitv勢i
ヽPROTON･
107 J⋮一
’び ｊ ｊ φ ♂ 一ｕ
一’・・一I I︱≫
105 が
I︱≫
ｒＨ
ジ が
I︱ｔ
ｙ一・一。一ｗ・出？Ｓ一一Ｓω。２﹄・″一く︷一
ELECTRON
iIQ典４毎11芦
t︱I
0,1
0.01
1,0
MeV
ENERGY ENER6Y
Fis. 4 Energy
the
spectra for electrons (left panel) and protons (right panel) observed by
Los Alamos
詳しく調べるために.
Figs.
experiments
3a-3d･に,
on the spacecraft s/c 1976-059 and s/c
1977-007.
4｡考察
GMSのP1と
ＥＬの値を，同じ図にプ.Ｆ。漸した。あきらかに，陽子
３種類の衛星からのデータの比較により，ＮＯＡＡの
のチャンネルであるPIが，電子のチャンネルである
こ: d● S I l jj ￣ ｜
此にに良く似七いることがわかる。
衛星とLos
Alamos
の衛星とは，データの良いー致を
-1 ● ● 1 ●● ゛
みるが, GMSのP1は，それから大きくズレているこ
3.
Lot
A』皐卯衛星データの検討
とがわかった。この原因が，光によるノイズや，緯度，
経度の違いによ,ることではないことは，すでにのべた。
!JOS Alamos
静止衛星s/c
007
National
1976-059
Laboratory
(西経135°）に搭載されている。s/c
ぱ，1976年７月から1978年12月まで.
は.
の粒子測定装置が，
<西経35°か70°）とs/c
ここで注目すべきことは,
1977-
1976-059
で
s/c･1977-007で
GMSではP1の値がＥＬの
値と同じような振舞を示すことであり，P1の検出器が，
電子もカウントしている可能性を示唆している。ここ
で，この点について，考えてみる。
1977年７月から1978年12月までについて，正午付近
ＧＭＳのP1の検出器は，1.25μｍのNiの遮蔽板
の取子フラックスの平均値が発表されている。これか
(Moderator)と0.33ｍｍの半導体検出器からなってい
,ら，腸子と電子について，エネルギースペクトルを作る
る。ここで，Niは厚さが薄い(1.1
ことができる。結果をFig.
して考える。半導体は，79.9
4に示してある。2MeV以
ｍｇ/ｃｍ２）ので無視
mg/cm*
の厚さをもつ。
上の電子については測定されていないが，外挿すること
Fig. 5 に，陽子と電子に対して，あるエネルギーで入
により.
射したとき，どれだけのエネルギーが発生するかを示し
値は,
１ MeV
10≫ｃｍ-l･ｓｅｃ-1･str-^前後の値が得られ，この
GMSやGOESのＥＬの値に近いことがわかる。
程度の陽子に｡ついては，102
下の値となり,
らも,
ている(JE-Eカーブ）。
cm-2･sｅｃ‘1･str-^ 以
GOESの値との一致が良い。このことか
P1 では，出力が0.９ MeV
度以上の信号があると，陽子であると判定する（上限は
４ MeV)。この図からは，電子は0.25
GMSのP1の値が，異常であることがわかる。
MeV
以上のエネ
ルギーを出さないから，カウントされないはずとなる。
しかし，エネルギーｇスについては，電子では平均値か
らのバラつきが大きく，１
−45−
程
MeV
程度の電子が，検出器
METEOROLOGICAL
SATELUTE
CENTEi!
T^HNICAL
NOTE
No. 10. NOVEMBER
1984
薄い半導体を用い，さらに二段目以後とのcoincidence
10.0
をとることによ｡って粒子を分別して，電子の混入を除く
︲0
︵Ａ３Ｕ︶ ＳＳ０１ mm
ことが，一般にはおこなわれている。
5｡結語
GMS/SEMでは，PIのチャンネルによって，1.2４
（又はa8-4)
MeVの陽子を測ることを吟ざしているが，
静止衛星軌道付近にはたくさんある高こ・本ルギー電子も
0,1
いっしょにカウントしているために，陽子のフラヅクス
PARTICLE EtERGY(fteV)
が正確に測定されていない。これは，現在PIに使って
Fig. ５ The
nominal incident energy
deposited
energy characteristics for the PI
いる測定方法によると考えられ，陽子と電子のエネルギ
versus
ーを正しく測定するには; telescope型のセンサーを便
detector of GMS/SEM.
うことが望ましい。
の中で止まってしまいlMeVの出力をだすこと,が確率
的にありうることが知られている。Los
データによれぱ，静止衛星軌道付近には,
電子が104
謝辞
Ａｌａｍｏｓ鳶星の
lMeV程度の
GOES衛星のデータは,
cm"*･sｅｃ-1･str-^ 程度あり，仮りに10％程度
NOAA/SELのH.H.
Sauer
博士の好濾池よる。一部は，宇宙科学研究所を通じて，
が検出器で止まってしまえぱ，みかけ上,10≫cm-≪やｓｅｃ“1･
入手した。Los
ｓtｒl程度の陽子があるとしてしまう。 また，半導体自
Alatnos 衛星のデーりi.'Los
National Laboratory ‘のD.N.
身のノイズレベルが高いと，低エネルギーの電子でも，
Alamos
Baker博士の好意によ
る。
陽子と判断してしまう。ディスクリレベルを下げた
GMS-2で,
GOES-2との差が大きくなったことは，よ
References
り電子をかぞえやすくなったと考えれぱ，説明がつく。
Baker, D.N., R.D. Belian, P.R. Higbie and E.W.
Hones, Jr.: High･energy magnetospheric protons
lMeV程度の電子の振舞が，ＥＬで測定している2MeV
以上の電子の振舞と良く似ていることは推測されること
であり，加速や流入の効率がエネルギーによって多少違
and their dependence on geomagnetic and inter planetary conditkms, J. Geophys, Res., 84,71^,
うことが，完全に一致しない原因となるであろう。ま
1979.
た，重イオソ(Ｈｅ“以上)が，多量にあるとは考えら
Grubb, R-N.:The
SMS/GOES
space
monitor subsystem.‘Tech. Memo.￡RL
れない。以上のことから，P1が電子を含んでいるとい
NOAA,
える。
Boulder, Colo.,1975.
Nagai, T.: Local time dependence of electron flux
changes during
sub8torm9 derived from multi
ＧＯＥＳ衛星では，50μｍと500μｍの２つの検出器
satellite observation at synchronous orbit,
Ｇ卯丿成ys.Res.. 87, 3456,1982.
を使ったtelescope型のセンサーを用い(Grubb,1975)，
Los
environment
SEL-42,
Alamosの衛星では，一段目に45μｍ，二段目以後
/:
に3000μｍ等の多段の検出器をもったtelescope型の
Schulz, M. and L. J. Lanzerotti : Particle diffusi∂71
in the radiatio?z belts,Sprmger-Verlag,
Berlin.
センサーを用いている(Baker
Heidelberg. New
et al.,1979)。一段目に
York, 1974.
編集委員会コメント
当論文の結語において筆者はP1のセンサーは現在の型よりもtelescope型を使うことが望まし
いと述べている。しかし,
この論文を掲載した理由は,
telescope型センサーの開発には技術的困難があった。従って，ここに
GMS/SEMのPIデータには陽子のみでなく高エネルギー電子も含
んでいる可能性があることを考慮して利用していただくことにある。なお，その他のチャンネルの
データについては特に問題はないものと思われる。
−46−