2015 Fiscal Year Annual Research Report
高性能コンピューティング技法を用いた磁気圏サブストームのシミュレーション研究
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14J00655
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
内野 宏俊 京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Keywords | サブストーム / テアリング不安定性 / 磁気リコネクション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地球磁気圏における、ダイポール磁場と尾部電流層によって引き伸ばされた磁場をつなげた新たな磁場構造を初期条件としたプラズマ粒子シミュレーションを行い、サブストーム発生のトリガーと考えられる物理現象、磁気リコネクションの成長段階である物理過程「テアリング不安定性」の物理的特徴を調べた。磁気圏のような無衝突プラズマ系で発生するテアリング不安定性は、イオンの抵抗によって生じる”イオンテアリング不安定性”と電子の抵抗によって生じる”電子テアリング不安定性”の２つの候補があったが、今回の研究では、テアリング不安定性の成長によって生じるリコネクション点の位置と電子慣性抵抗の位置が一致することを示し、電子テアリング不安定性が発生することを裏付ける結果となった。また、ダイポール磁場と電流層磁場をつなげた特徴的な磁場構造を初期条件としたことにより、テアリング不安定性により生じるリコネクション点が特定の位置に周期的に発生することがわかった。これは、ダイポール磁場がテアリング不安定性に対する実効的な境界となって、その位置からテアリングモードの最大成長波長だけ離れたところに周期的に発生したと考えられる。そのシミュレーションを基準として、さらに今回は実際に衛星で観測されている尾部電流層内の北向き磁場の極大領域を付加したシミュレーションを複数回行った。その結果、そのような北向き磁場の尾部側にテアリング不安定性により生じるリコネクション点が移動し、これは観測の特徴と一致する結果となった。これらは、サブストームの発生がどの場所でどのようにトリガーされるかを示す重要な結果と考えている。この研究は、”Earth, Planets and Space”誌に掲載されている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
磁気圏昼側の無衝突磁気リコネクションは、磁気圏サブストームのエネルギー流入の主機構と考えられており、そのサブストームの発生機構の解明に重要な物理過程である。今年度は、磁気圏昼側の無衝突磁気リコネクションは、磁気圏サブストームのエネルギー流入の主機構と考えられており、そのサブストームの発生機構の解明に重要な物理過程である。シミュレーションの結果と人工衛星のデータを比較し、昼側の磁気リコネクションにより形成される薄い電流層内に特定の電磁波動が生じることを突き止めた。
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| Strategy for Future Research Activity |
使用するシミュレーションコードを粒子シミュレーションコードに変更し、現在進めている非対称磁気リコネクションの粒子シミュレーションを進め、太陽風から磁気圏へのエネルギー流入のプロセスを電子スケール・イオンスケールの違いの観点から調べる。また、人工衛星観測データとシミュレーション結果との比較を行い、エネルギー流入プロセスの定式化を行う。
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Research Products
(5 results)
