2001 Fiscal Year Annual Research Report
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13440143
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大村 善治 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (50177002)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松本 紘 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (00026139)
小嶋 浩嗣 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (10215254)
臼井 英之 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (10243081)
向井 利典 京都大学, 宇宙科学研究所, 教授 (60013695)
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| Keywords | 静電孤立波 / GEOTAIL / プラズマ波動 / 計算機実験 / HPF / MPI / ポテンシャル / 宇宙プラズマ |
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| Research Abstract |
開放系境界のモデルで2次元電磁粒子コードによる計算機シミュレーションを実行した。境界での電磁波の反射を少ない減衰領域で抑制する新しい数値計算法を考案した。これを組み込んで、電磁粒子シミュレーションを実行し、電子ビーム不安定性の非線形発展の結果、静電孤立波が形成されると同時に、斜め伝播の低周波電磁波が励起されることを明らかにした。この開放系のシミュレーションにおいては、電子ビームを境界から連続的に注入しており、その電子ビームと背景プラズマとが相互作用して静電波が励起される。電子ビームの先頭では、次元的な静電孤立波が形成されるが、電子ビームの注入点付近では、斜め伝播電磁波とのカップリングの結果、2次元的なポテンシャル構造へと変化してゆく。この2次元ポテンシャル構造の安定性と、そこからの電磁放射について、現在、詳細な解析を続けている。一方、ビームの先頭で形成される1次元のポテンシャル構造は相互に合体を繰り返してゆくが、この1次元構造の安定性について、理論的な解析をおこない、静電孤立波を蓄えられている静電エネルギーと運動エネルギーの比率について新たな知見を得た。また、本年度は、粒子コードにおける熱雑音の効果を排除するために、1次元のブラゾフ・コードを開発に着手した。また、粒子コードの並列化に関する技術開発として、京都大学宙空電波科学研究センターの電波科学実験装置に導入されているHPF(High Performance Fortran)を使って並列計算をする試験を行った。既存の1次元電磁粒子コードに数行の指示文を挿入することにより、並列計算が実行できることを確認し、MPI(Message Passing Interface)を用いた並列コードとの比較検討をおこなった。この計算機シミュレーションに関する作業と並行して、過去8年余りのGEOTIAL衛星観測データのうち静電孤立波を含む波動データと粒子データを抽出して統計的解析を行い、静電孤立波の磁気圏における空間分布を明らかにした。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] Y.Omura, V.L.Krasovsky: "Comments on "Electrostatic wave variety and the origin of BEN""Planetary and Space Science. (in press). (2002)
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[Publications] V.L.Krasovsky, H.Matsumoto, Y.Omura: "Approximate Invariant of Electron Motion in the Field of a Whistler Propagating Along the Geomagnetic Field"Geophysical Research Letter. (in press). (2002)
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[Publications] Y.Omura, T.Umeda, H.Matsumoto: "Electron Beam Instabilities and Nonlinear Potential Structures in Space Plasmas"Space Plasma Simulations. (in press). (2002)
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[Publications] Y.Omura, H.Kojima, T.Umeda, H.Matsumoto: "Observational evidence of dissipative small scale processes : GEOTAIL spacecraft observation and simulation of electrostatic solitary waves"Astrophysics and Space Science. 277. 45-57 (2001)
