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Verification of the asymmetrical magnetic reconnection magneto-hydro-dynamics model using the in-situ observations

Research Project

Project/Area Number 21K03645
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 17010:Space and planetary sciences-related
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

Kondoh Koji  愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 助教 (30304653)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 新田 伸也  筑波技術大学, 障害者高等教育研究支援センター, 准教授 (30377121)
清水 徹  愛媛大学, 宇宙進化研究センター, 准教授 (60196524)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords非対称磁気リコネクション / その場観測 / 磁気流体シミュレーション / ファスト衝撃波 / 非対称構造 / 自発的磁気リコネクション / 自己相似拡大モデル / 磁気流体計算 / 実衛星観測 / 磁気シア / 磁気圏境界 / 太陽フレア
Outline of Research at the Start

プラズマ中では、反対方向を向いた磁場同士が繋ぎ変わることで磁場のエネルギーが解放される磁気リコネクションと呼ばれる爆発現象が起こる。宇宙空間には、地球磁気圏と太陽風のように異なる磁化プラズマが接する領域が多く存在し、このような領域では、繋ぎ変わる両側の磁場強度や熱力学量などの異なる非対称磁気リコネクションが起こりうる。この非対称磁気リコネクションについては、2016年以来の我々の研究によって、非対称磁気リコネクション特有の大規模構造が明らかになった。本研究では、より現実的な宇宙環境に適用し、明らかにしてきたリコネクションモデルを太陽側地球磁気圏境界における実衛星観測データを用いて検証する。

Outline of Final Research Achievements

In asymmetric magnetic reconnection, if the extension velocity of the leading plasmoid exceeds the fast mode wave velocity on the high plasma β side, a fast mode shock wave is formed on the high plasma β side, while the plasma on both sides coexistence in the low beta side. A new structure in which plasma coexist and a two-layer plasma jet is formed was demonstrated using two-dimensional and three-dimensional simulations. In addition, we investigated the spatial and temporal changes in the plasma environment from observation data of the dayside geo-magnetopause by the GEOTAIL satellite, and showed that numerical calculations based on these results reproduced the asymmetric magnetic reconnection structure shown by our above simulations. Furthermore, it was also shown that these agree with observation data from THEMIS satellite.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

非対称磁気リコネクションは、非常に様々な領域、様々な環境で起こる現象であるにも関わらず、対称磁気リコネクションと比べ、その全体構造やその環境依存性が十分に分かっていない現象であった。本研究により、幅広い環境における非対称磁気リコネクション構造を解明しただけでなく、実観測に基づいてそれらの検証を行い、数値計算で得られたモデルが示す構造が実際に較正されることが示された。これらの結果により、今後実衛星の磁気リコネクション構造の通過領域を知ることができる。また、今後太陽大気、太陽圏外縁など、直接観測が難しい環境における非対称磁気リコネクションを知るうえで重要なモデルを得ることができた。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (26 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results)

  • [Journal Article] Investigations of the degree of asymmetry across the dayside magnetopause under southward interplanetary magnetic field using GEOTAIL observations2024

    • Author(s)
      Kondoh Koji、Nitta Shin-ya
    • Journal Title

      Earth, Planets and Space

      Volume: 76 Issue: 1

    • DOI

      10.1186/s40623-024-01971-3

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of Magnetic Shear and Thermodynamic Asymmetry on Spontaneous Magnetohydrodynamic Reconnection2022

    • Author(s)
      Nitta Shin-ya、Kondoh Koji
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 936 Issue: 2 Pages: 125-125

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac729f

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 大規模太陽フレア前の非対称磁気リコネクション領域の抽出2024

    • Author(s)
      近藤光志
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      2023年度 RISH電波科学計算機実験(KDK)シンポジウム
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      清水徹
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      近藤光志
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      清水徹
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      2023年度STEシミュレーション研究会 -次世代HPCにおけるSTPシミュレーション- RISH電波科学計算機実験(KDK)シンポジウム 合同研究会
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      Symposium on the Future of Heliospheric Science: From Geotail and Beyond
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  • [Presentation] シア磁場を考慮した非対称磁気リコネクションの三次元効果2022

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      近藤光志
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  • [Presentation] 開放上流境界条件におけるテアリング不安定性の線形理論(粘性効果の導入)2022

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      清水徹
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      地球電磁気・地球惑星圏学会2022年秋学会
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  • [Presentation] 自己相似磁気リコネクションモデルの数値的研究2022

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      新田伸也、近藤光志
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      日本天文学会2022年秋季年会
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  • [Presentation] Study of the MHD scale asymmetric mangetic reconnection in the dayside geomagnetopause2022

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      Kondoh K.
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      COSPAR 2022 44th scientific assembly
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  • [Presentation] 昼側磁気圏境界環境と磁気リコネクション2022

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      近藤光志
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      京都大学生存圏研究所 電波科学計算機実験(KDK)シンポジウム
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      Kondoh K.
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      AGU Fall Meeting 2021
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  • [Presentation] Relationship between the circumstances of the dayside magnetopause and magnetic reconnection2021

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      近藤光志
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      地球電磁気・地球惑星圏学会2021年秋学会
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    • Author(s)
      新田伸也・近藤光志
    • Organizer
      日本天文学会2021年秋季年会
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      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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