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その場観測から宇宙プラズマ構造の二次元像を再現する手法の開発と試験

Research Project

Project/Area Number 18840049
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Space and upper atmospheric physics
Research InstitutionJapan Aerospace Exploration Agency

Principal Investigator

長谷川 洋  Japan Aerospace Exploration Agency, 宇宙科学研究本部, 助教 (50435799)

Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥2,760,000 (Direct Cost: ¥2,760,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,380,000 (Direct Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,380,000 (Direct Cost: ¥1,380,000)
Keywords電磁流体力学 / グラッド・シヤフラノフ方程式 / 磁気リコネクション / 磁気フラックスロープ / 逆問題 / プラズマシート / 磁気圏尾部 / グラッド・シャフラノフ方程式 / ケルビン・ヘルムホルツ不安定 / プラズマ輸送 / 磁気圏境界層 / 数値シミュレーション
Research Abstract

Grad-Shafranov再構築法(以下、GS法)は、その場観測からMHD(電磁)流体とみなせるプラズマの二次元構造を再現するためのデータ解析手法である。GS法は、単一衛星(Geotail衛星など)および編隊観測衛星(Cluster衛星など)から得られたデータに適用され、宇宙空間にあるプラズマ・磁場構造について、多くの有用な情報(構造のサイズ、その形状、磁力線のトポロジー、空間的に一様とみなせる方向などの情報)をもたらしている。しかしながら、(1)構造は時間変化しない、(2)構造は二次元である、という仮定に基づいているため、手法適用の際には注意をはらう必要がある。すなわち、現実にはこれらの仮定が破れていたとしても適用結果は出てきてしまうが、結果をどれほど信用してよいのか判断するすべはないのである。そこで19年度は、三次元磁気リコネクションのMHDシミュレーションの結果をもちいて、手法の適用範囲・限界を試験した。このシミュレーションでは、リコネクションが起きていない電流層に、局所的に異常抵抗を与えることにより、リコネクションをトリガーする。すなわち、三次元的で非定常なリコネクションジェットが生成される。この非定常ジェットを疑似観測したデータをGS法のインプットとして使用し、適用結果がシミュレーション中に見られる構造とどれぐらい似ているかを調べた。その結果、仮定が破れている場合には、GS法は磁力線のトポロジーを正確に再現することはできないが、構造の形状やサイズなどは、構造が非定常かつ三次元であったとしても(上の仮定が二つとも破れていたとしても)、かなりよく再現できることが分かった。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2007 2006

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Recovery of streamlines in the flank low-latitude boundary layer2007

    • Author(s)
      Hasegawa, H., et. al.
    • Journal Title

      J.Geophys.Res.-Space Phys 112

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Reconstruction of a bipolar magnetic signature in an earthward jet in the tail: Flux rope or 3D guide-field reconnection?2007

    • Author(s)
      Hasegawa, H., et. al.
    • Journal Title

      J.Geophys.Res.-Space Phys 112

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Simultaneous observations of fluctuating cusp aurora and low latitude magnetopause reconnectlon2007

    • Author(s)
      Fuselier, S.A., et. al.
    • Journal Title

      J.Geophys.Res.-Space Phys 112

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cluster observations of a field aligned current at the dawn flank of a bursty bulk flow2007

    • Author(s)
      Snekvik, K., et. al.
    • Journal Title

      Ann.Geophys 25

      Pages: 1405-1415

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single-spacecraft detection of rolled-up Kelvin-Helmholtz vortices at the flank magnetopause2006

    • Author(s)
      Hasegawa, H., et al.
    • Journal Title

      J.Geophys.Res. 111・A9

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Cross-scale coupling within rolled-up MHD-scale vortices and its effect on large scale plasma mixing across the magnetospheric boundary2006

    • Author(s)
      Fujimoto, M., et al.
    • Journal Title

      Space Sci.Rev. 122

      Pages: 3-18

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Association of Pi2 pulsations and pulsed reconnection : ground and Cluster observations in the tail lobe at 16 Re2006

    • Author(s)
      Keiling, A., et al.
    • Journal Title

      Ann.Geophys. 24

      Pages: 3433-3449

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Simultaneous Geotail and Wind observations of reconnection at the subsolar and tail flank magnetopause2006

    • Author(s)
      Phan, T.D.et al.
    • Journal Title

      Geophys.Res.Lett. 33

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Kelvin-Helmbolts instagility in a magnetotail flank-like geometry : Three-dimensional HMD simulations2006

    • Author(s)
      Takagi, K. et al.
    • Journal Title

      J.Geophys.Res. 111・A8

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Grad-Shafranov reconstruction : an overview2006

    • Author(s)
      Sonnerup, B.U.O. et al.
    • Journal Title

      J.Geophys.Res. 111・A9

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      2006 Annual Research Report
  • [Presentation] Kelvin-Helmholtz instability at the Earth's magnetopause:Characteristics and recent advances2007

    • Author(s)
      長谷川 洋
    • Organizer
      IUGG 2007
    • Place of Presentation
      Perugia, Italy
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Kelvin-Helmholtz instability in the magnetopause boundary layer:Recent advances2007

    • Author(s)
      長谷川 洋
    • Organizer
      IUGG 2007
    • Place of Presentation
      Perugia, Italy
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Recent progresses in magnetopause Kelvin-Helmholtz hlstability studies2007

    • Author(s)
      長谷川 洋
    • Organizer
      STAMMS-2 conference
    • Place of Presentation
      Orleans, France
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Reconstruction of a bipolar magnetic signature in an earthward jet in the tail:Flux rope or 3D guide-field reconnection?2007

    • Author(s)
      長谷川 洋
    • Organizer
      AGU 2007 Fall meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, USA
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      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁気圏尾部の地球向きジェット中に見られる双極磁場構造について2007

    • Author(s)
      長谷川 洋
    • Organizer
      地球惑星科学関連学会2007年合同大会
    • Place of Presentation
      千葉
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] Magnetic reconnection triggered by Kelvin-Helmholtz instability at the magnetopause2007

    • Author(s)
      長谷川 洋
    • Organizer
      地球電磁気・地球惑星圏学会第122回講演会
    • Place of Presentation
      名古屋
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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