A study of geomagnetic storm on the basis of magnetic observations in the Japanese chain observatories

Abstract

Cheracteristics of geomagnetic storms observed in Japanese chain observatories, Memambetsu, Kakioka and Kanoya are examined on the basis of routine reports,statistics of one-minute magnetic data and a numerical simulation. Stacked records of the one-minute magnetic data for geomagnetic storms starting with SSCs (Storm Sudden Commencements) at Kakioka and Memambetsu, show a signature of direct contribution of the ring current in the Z-component for the period of one day or more, although somewhat reduced due to the shielding effect of the Earth's electromagnetic induction. A rough estimation of the internal field to the external one using the H- and Z-components for that period range agrees well with that given by Rikitake and Sato (1957). It is imagined that the Z-component at Memambetsu, where the local conductivity anomaly effect is smaller than Kakioka, can be used as one of the realtime monitoring tools to estimate the ring current strength. It was shown that, however, the property of complicated secular variation of the Z-component around Japan should be sufficiently clarified before examining long-term variations. Diurnal variation patterns in storm periods were shown in the stacked records dividing to local time blocks of Kakioka. They are possibly attributable to the effect of field-aligned currents and the resulting ionospheric current systems. The variation pattern of the geomagnetic storm of February 11, 1958, which recorded an extremely large range for the D-component among the geomagnetic storms from the IGY (International Geophysical Year) to the present, is briefly examined as a case study. It is shown that the D-component variation associated with a negative bay in the H-component just after the SSC contributed to gain the range of the D-component. It is suggested that case studies of geomagnetic storms will remain to be important in future, including the studies for negative bays observed in middle and low latitudes in the noontime.

日本の地磁気観測点、女満別・柿岡・鹿屋で観測された磁気嵐の性質を、現象報告・毎分値を用いた統計・数値解析により調査した。柿岡および女満別における毎分値をSSC(磁気嵐急始部)で開始する磁気嵐について重ね合わせてみると、1日またはより長い周期について、地球の電磁誘導による遮蔽効果によりいくぶん弱められてはいるものの、Z成分に環電流の直接の影響が見られる。その周期帯におけるH、Z成分を比較して内部および外部起源による場の強さの比を概算したところ、力武・佐藤(1957)によって得られた数値とほぼ一致した。柿岡より局所的なCA(伝導異常)効果が小さい女満別のZ成分は、環電流の強度を見積もるための即時的なモニタツールの1つとして使えるかも知れない。しかし、長期変化を吟味するには日本付近の複雑なZ成分の永年変化が充分に解明されなければならないことが示される。柿岡における毎分値を地方時に分けて重ね合わせた記録に磁気嵐時における日変化パターンが見られた。それらは、沿磁力線電流およびそれによる電離層電流系によるものであろう。IGY(国際地球観測年)以来現在にいたるまでの間に観測された磁気嵐の中で、非常に大きなD成分のレンジを記録した1958年2月11日の磁気嵐の変化パターンについて簡単な調査をした。SSC直後に発生したH成分の負の湾型変化に対応してD成分に現れた変化がD成分のレンジを増加させるのに寄与していることが示される。昼間の時間帯の中低緯度において観測される負の湾型変化を含め、磁気嵐のケーススタディが今後も重要であることが示唆される。