2021 Fiscal Year Research-status Report
太陽圏境界領域における多成分プラズマのエネルギー分配メカニズムの研究
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17K05666
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
坪内 健 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 客員研究員 (60397601)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 太陽圏 / ピックアップイオン / ヘリオポーズ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太陽圏境界領域で発生するプラズマ構造の成長過程およびこれに伴う粒子のエネルギー・空間分布変動を数値シミュレーションで検証する本研究において、特に太陽圏境界から地球へ飛来する高速中性粒子（ＥＮＡ）の元の成分と考えられている星間空間ピックアップイオン（ＰＵＩ）のダイナミクスに関して以下の解析を進めた。
(1) PUIを含む系である太陽圏境界に速度シアがある場合に生じるケルビン=ヘルムホルツ不安定（ＫＨＩ）の成長プロセスを2次元ハイブリッドシミュレーションで検証した。不安定性の成長に伴って現れるＰＵＩ密度の空間分布の変調過程を実際のＥＮＡ観測を模した視線方向の積分量という形で捉えることで、観測データをKHIと関連付けるのに必要となる条件を提唱し、その成果を学術論文で公表した。
(2) 太陽風と星間プラズマの接触によって形成される終端衝撃波から太陽圏界面に至る太陽圏外縁（ヘリオシース）構造の成長過程を1次元ハイブリッドシミュレーションによって再現した。ＰＵＩの相対密度が増加すると衝撃波上流のプラズマ圧が上昇してマッハ数は低下するが、そのため終端衝撃波におけるプラズマ全体の圧縮率が低下することになり、質量流束の保存を考慮するとヘリオシースの厚みは増すという結果が得られた。また衝撃波での加熱においてプラズマの比熱比がＰＵＩ密度に応じて変化していたことは、ＰＵＩの熱力学特性について再考を促す必要性を示唆するに至った。
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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
太陽風と星間プラズマの相互作用に伴う太陽圏外縁構造の形成過程を再現するシミュレーションにおいて、PUI密度への依存性の検証に十分なデータセットが取得できたことに加え、最新の観測結果から示唆された、より現実に即したパラメータを用いた計算まで進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究期間は終了しているが補助事業期間再延長の申請が承認されたことを受け、現在までに取得したシミュレーションデータの解析結果について論文による発表を進める。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症拡大の影響が継続し、研究活動以外の主に教育活動に割く時間が想定外に増加していたため、エフォートを充足するに十分な研究時間の確保が困難で論文の完成までには至らなかった。繰越額は公表予定の論文の出版関連費用に使用する。
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