Magnetohydrodynamic simulation study on solar prominence turbulence associated with magnetic destabilization
Project/Area Number |
20K14519
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Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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Research Institution | Niigata University (2023) Nagoya University (2020-2021) |
Principal Investigator |
金子 岳史 新潟大学, 人文社会科学系, 講師 (40838728)
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Project Period (FY) |
2022-12-19 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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Budget Amount *help |
¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2021: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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Keywords | 太陽プロミネンス・フィラメント / プラズマ乱流 / 磁気流体不安定 / 太陽物理学 / データ駆動型シミュレーション / プロミネンス / 乱流 / プラズマ / フレア / コロナ質量放出 |
Outline of Research at the Start |
太陽コロナでは、磁場の不安定化に伴って爆発・プラズマ放出現象が発生する。これらの発生時刻や解放エネルギー量の正確な予測は、有人スペースミッションや人工衛星の運用にとって重要である。 プラズマ放出の発生源となる領域では、プロミネンスと呼ばれる低温高密度プラズマ雲が出現する。プロミネンスはコロナ磁場に支えられており、乱流状態となっている。観測では、プロミネンス噴出前に乱流強度の上昇が確認されているが、物理メカニズムは不明である。本研究では、高解像度磁気流体シミュレーションにより、コロナ磁場の不安定化プロセスにおけるプロミネンス乱流の物理的役割を解明し、太陽プラズマ放出の予測に応用可能か検討する。
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Outline of Annual Research Achievements |
太陽では、フレアと呼ばれる爆発現象や、コロナ質量放出と呼ばれるプラズマ噴出現象が発生する。これらは、太陽表面(光球)から上空のプラズマ大気(コロナ)にかけて伸びる磁場構造が不安定化し、磁気エネルギーが解放されることで発生する。磁気エネルギー蓄積領域にはプロミネンスと呼ばれる低温高密度プラズマ雲が出現することがあり、コロナ磁場の不安定化に伴って噴出する。本研究では、プロミネンスがコロナ磁場の不安定化に及ぼす影響を解明するため、熱伝導と放射冷却を考慮した磁気流体シミュレーションを実施した。特に、熱伝導と放射冷却を考慮することで、プロミネンスの密度・温度を定量的に再現できる。 本年度は、プロミネンスが形成される場合とされない場合、プロミネンスが乱流的な場合と乱流的でない場合をそれぞれシミュレーションで再現し、結果を比較した。 まず、プロミネンスが形成される場合、高密度プラズマにかかる重力を含めて力学平衡を保つため、磁場構造が鉛直方向へ扁平する。プロミネンスの質量が増加するほど、磁場構造が鉛直方向へ伸びるため、磁気流体不安定(トーラス不安定)の臨界条件を満たしやすくなる。本メカニズムは、プロミネンスの重力が磁場の力と同程度の場合に有効となる。磁場強度が比較的弱い静穏領域プロミネンスや極冠プロミネンスの噴出へ適用可能であると考えられる。 次に、プロミネンスが乱流的な場合と、そうでない場合の比較を行った。本シミュレーションでは、Kelvin-Helmholtz不安定(KHI)によって乱流的なプロミネンスが再現された。KHIはコロナ磁場が不安定化した直後に発生した。KHIが進行すると、プロミネンスの質量も増加した。そのため、すでにコロナ磁場が不安定化しているにも関わらず、加速度は小さく、高速のプラズマ噴出へ発展するまでに時間がかかることが分かった。
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Report
(2 results)
Research Products
(6 results)