地球磁気圏尾部でのBursty Bulk Flow と抵抗MHD不安定

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09640535
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 星野 真弘 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90241257)
• Keywords: 磁気リコネクション / プラズマ運動論 / 磁気圏尾部 / バルーニング不安定 / 数値シミュレーション / ジオテール衛星

Research Abstract

本研究の目的は、地球磁場のダイポール成分を有する磁気圏尾部のプラズマシートにおいて、磁気リコネクションの運動学的プラズマ素過程の研究と同時に、それに付随したプラズマ不安定を理解することであった。まず磁気リコネクションの過程においては、特徴的な巨視的スケールのプラズマシートの厚さがミクロスケールのイオンジャイロ半径を同程度になり、マクロとミクロの強結合システムになっていることに着目し、イオン慣性長より小さなスケールでのプラズマダイナミックスの研究を行った。特に、ジオテール衛星の磁気圏尾部の観測結果と粒子法と呼ばれる大規模プラズマ数値シミュレーションを用いて、電子とイオンの慣性の違いから生ずる速度差が薄いプラズマシートを支える電流と同程度の速度差に達すること、そしてその速度差からくるプラズマ不安定の励起、その波による電子の散乱過程などが重要であることを明らかにした。更にこのようなミクロスケールの物理を介して加熱された電子が巨視的スケールでの磁気リコネクションの発展を左右することを見出し、マクロ-ミクロ結合系のリコネクションの物理について考察を行った。一方、磁気圏尾部での磁場エネルギー開放過程を考えたとき、この磁気リコネクション過程は、例えばバルーニング不安定と競合すると予想される。磁気リコネクションの研究と併せてバルーニングモードに関しての研究も行った。このモードに関しては、未だ初歩的な研究段階であるが今後研究の発展が期待できる幾つかの重要な要素を見出すことが出来た。

Research Products

• [Publications] M. Hoshino: "Slow Shock Downstream Structure in the Magnetotail"J. Geophys. Res.. 105. 337-347 (2000)
• [Publications] T. Mukai: "Geotail Observations of Magnetic Reconnection in the Near-Earth Magnetotail"Adv. Space Res.. (in press). (2000)
• [Publications] M. Hoshino: "Small Scale Plasmoids in the Post-Plasmoid Plasma Sheet : Origin of MHD Turbulence?"Adv. Space Res.. (in press). (2000)
• [Publications] M. Hoshino: "Non-Gyrotropic Ions as Evidence for an X-type Neutral Region"Adv. Space Res.. (in press). (2000)
• [Publications] l. Shinohara: "Electron Heating Processes of the Lower Hybrid Drift lnstability"Adv. Space Res.. 24. 43-46 (1999)
• [Publications] R. Walker: "Source and Loss Processes in the Magnetotail"Space Sci. Rev.. 88. 285-353 (1999)