高速磁気リコネクションの三次元モデリングと計算機シミュレーション

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05455016
• Research Institution: Ehime University
• Principal Investigator: 鵜飼 正行 愛媛大学, 工学部, 教授 (10036444)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 清水 徹 愛媛大学, 工学部, 助手 (60196524)
• Keywords: 高速磁気リコネクション / プラズモイド / 計算機シミュレーション / 三次元モデリング / フレア-現象 / 衝撃波

Research Abstract

磁気圏サブストームに伴う非常に顕著な現象として、プラズモイドが地球と反対側に高速で伝搬する事が観測されている。特に最近のGEOTAIL衛星はプラズモイドに関する詳細な観測結果を数多く提供している。そこで、独自に提唱している自発的高速リコネクションモデルを用いてシミュレーションを実行し、プラズモイドの成長と伝搬がこのモデルの直接的結果として生じる事を実証した。即ち、急激にリコネクションが進行する結果生じたプラズマジェットによってプラズモイドが成長し、(大振幅波として)磁力線に沿って伝搬する。パラメータを広い範囲で変化し、プラズモイドの伝搬速度、基本的構造(特にプラズモイド境界層)、三次元的磁場(シア-場)の影響、について定性的定量的に詳しく調べた。これらの結果は、基本的にGEOTAILで得られたプラズモイドの観測結果と(少なくとも定性的には)良く一致する事が確かめられた。更に、完全に三次元的状況で高速磁気リコネクション機構の発展条件を詳しく調べた。その結果、初期的電流シートが充分長く、かつ三次元的に充分な広がりを持つなら(その場合に限り)、自発的高速磁気リコネクション機構がフルに発展し得る事、従って良く知られた二次元機構がそのまま一般的三次元機構に拡張し得る事を示した。更に、高速リコネクション流、スローショックの構造、磁場のねじれ、など三次元的構造を初めて明らかにした。現実の現象は三次元であり、これらの結果はフレア-現象を理解する上で極めて重要になる。

Research Products

• [Publications] M.Ugai: "Computer studies on powerful magnetic energy conversion by the spontaneous fast reconnection mechanism" Phys.Plasmas. 2. 388-397 (1995)
• [Publications] M.Ugai: "Computer studies on plasmoid clynamics associated with the spontaneoas fast reconnection mechanism" Phys.Plasmas. 2. 3320-3328 (1995)
• [Publications] M.Ugai and T.Shimizu: "Computer studies on the spontaneous fast reconnection mechanism in three climensions" Phys.Plasmas. 3 (in press). (1996)