2016 Fiscal Year Annual Research Report
全粒子モデル計算機実験による小スケール磁気圏の昼間側境界層物理の研究
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16H04058
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
臼井 英之 神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (10243081)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 月面磁気異常 / プラズマ粒子シミュレーション / 小型磁気圏 / 電子ダイナミクス / ライナーガンマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、月面磁気異常上空に形成された小型磁気圏境界層領域の電子ダイナミクスに着目し、それを運動論的観点から3次元プラズマ粒子シミュレーションにより解明することである。月面下に中心を持つ1つの磁気ダイポールをReiner Gamma磁気異常としてシミュレーション領域内に設定し、ダイポール中心から磁気圧と太陽風動圧が釣り合う点までの距離を磁気異常の代表長Dpとする。 磁気異常ではDpが太陽風電子のジャイロ半径よりも十分大きく、イオンのジャイロ半径より小さい。このような状況において、太陽風プラズマとの相互作用により、磁気異常上空において小型磁気圏が形成されることを本シミュレーションにより確認した。また、磁気圏境界層において、太陽風電子とイオンの磁場に対する応答差に起因する静電界が形成され、それに垂直方向に強い電子電流が見られることも明らかにした。特に、昼間側magnetopauseでは電子密度が急激に減少し、同時にそこでは強い外向きの電場が発生する。Magnetopauseに流入する電子は一様にこの電界によって大きく加速を受け、それによってラーマ半径が大きくなる。このため、magnetopauseの最内側では加速された電子のジャイロ運動によってdusk側に向かう電子フラックスだけが残る。このことは電子の有限ラーマ半径を考慮しないと再現、理解できないことであり、本研究で得られた知見の中でも最も重要なものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
小型磁気圏境界層電流解析の過程で、当初の予想に反して、境界層電流が電子のExBドリフト運動だけではなく、境界層の最内側での電解加速による電子サイクロトロン運動が大きく寄与していることがわかり、この現象の本質を見極めることが必要であるので、電子の位相空間上での挙動をみることにより電子ダイナミクスを詳細に解析する必要が生じたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、小型磁気圏境界層での非熱的プラズマ成分と波動発生の因果関係の解析に着手する。境界層領域の各点の粒子速度分布関数がどのようなプラズマ波動を発生させ、どの程度の電磁界、プラズマ擾乱を引き起こすのかについて究明するために、各プラズマ粒子速度分布関数を初期条件とした１次元または２次元の小規模の計算機実験を実行し、各領域におけるプラズマ不安定性現象を再現する。これにより、小型磁気圏昼間側境界層での波動粒子相互作用現象の基礎的な解析を進める。
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