Simulation of particle precipitation and emission processes in electron auroras

Abstract

Electron auroras are theoretically investigated by using the Monte Carlo method. The Mass Spectrometer/Incoherent Scatter-1986 (MSIS-86) model is employed to represent the atmospheric number density and temperature corresponding to the aurora observed at around latitude 58 deg and longitude 142 deg on October 21, 1989. Only N2, O and O2 are taken into account as components of the atmosphere. Electrons are injected downward into the upper atmosphere at the altitude of 400 km. The initial electron energy E(sub 0) is considered to be 100 and 500 eV. It is assumed that the initial pitch angle is uniformly distributed. Emission rates for the red and green lines of atomic oxygen, and the first negative band system of nitrogen molecular ions, are specifically calculated as a function of altitude and the initial electron energy. The photoemission of the red line dominates over that of the green line or those from the first negative band system, if the emission occurs at altitude above 280 km and the initial energy of the precipitating electrons is below a few hundred eV. These results serve as a qualitative model to understand the characteristic features seen in the low latitude electron auroras.

電子オーロラはモンテカルロ法を用いて理論的に調べた。MSIS-86モデルが1989年10月21日の58度N、142度Eで観測されたオーロラに伴う大気数密度と気温を示すものとして採用された。N2、O、O2のみを大気の成分とした。電子は高度400kmの高層大気に向かい下方へ注入された。初期の電子エネルギーEは100?500eVと考えられる。最初のピッチ角度は一様に分布していると考えられる。原子酸素の赤および緑線の放射率、また窒素分子イオンの最初の負バンドシステムは、特に高度および初期電子エネルギーの関数として計算された。赤線光電子放出は、緑線あるいは最初の負バンドシステムからのものの上で顕著である。そしてそれはもし放射が高度280km以上で起こり、降下電子の初期エネルギーが数100eV以下の場合である。これらの結果は低緯度の電子オーロラに見られる特徴を理解するために定性的モデルとなる。