実データシミュレーションによる太陽コロナ活動の機構解明

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640236
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 草野 完也 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教授 (70183796)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 央明 国立天文台, 野辺山太陽電波観測所, 助手 (00311184)
• Keywords: 太陽 / フレア / コロナ / ヘリシティ / リコネクション / プラズマ / 太陽磁場 / MHD

Research Abstract

本年度は、昨年度までに開発した太陽表面磁場データより速度場を再構成する数値的手法を応用することにより様々な活動領域におけるヘリシティ入射とX線活動の相関関係を解析すると共に、3次元電磁流体シミュレーションの予備計算を実施し、符号の異なる磁気ヘリシティ入射とフレア発生に関係があることを観測および理論の両面から明らかにすることに成功した。これにより、研究の第3段階および第4段階の一部を完了した。以下に具体的な成果を記す。
(1)1997年から2001年までに観測されたデータより11個の活動領域に関して、磁気ヘリシティ入射、ヘリシティ構造、軟X線エネルギーなどの間の相関を調べた。その結果、X線によるエネルギー解放率は太陽表面からコロナ磁場へ与えられる磁気ヘリシティの絶対値とコロナ磁場のヘリシティ符号が変化する領域(ヘリシティ反転線)の長さを掛け合せたものに比例することを明らかにした。これはヘリシティの符号変化が直接コロナ活動に関係していることを示しており、磁気ヘリシティの対消滅がコロナ活動の原因であるという我々のモデルを支持している。
(2)磁気ヘリシティの符号が太陽表面運動によらて徐々に変化する過程を3次元電磁流体シミュレーションによって計算することにより、ヘリシティ反転層において爆発的な不安定性が生じることを明らかにした。さらに、この不安定性がヘリシティ反転層で成長した複数の抵抗テアリングモードの非線形結合によって、磁気アーケードのある点にダイナミクスが集中する結果として現れることを解明した。これらの結果によって、フレア発生とヘリシティの符号反転の物理的関係が説明された。

Research Products

• [Publications] K.Kusano, et al.: "Measurement of Magnetic Helicity Injection and Free Energy Loading into the Solar Corona"The Astrophysical Journal. 577. 501-512 (2002)
• [Publications] N.Nishikawa, K.kusano: "Effect of Density Stratification on the Thermal Convection in a Rotating Spherical Shell"The Astrophysical Journal. 581. 745-759 (2002)