2008 Fiscal Year Annual Research Report
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18204038
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
浜野 洋三 Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology, 地球内部変動研究センター, プログラムディレクター (90011709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 靖 北海道大学, 工学系研究院, 教授 (90108481)
隅田 育郎 金沢大学, 自然科学研究科, 准教授 (90334747)
櫻庭 中 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教 (50345261)
柳澤 孝寿 独立行政法人海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, 研究員 (20359186)
藤 浩明 京都大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (40207519)
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| Keywords | 地球磁場 / ダイナモ作用 / 磁場観測 / 室内実験 / 数値シミュレーション / 乱流 / 古地磁気測定 / 地球流体核 |
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| Research Abstract |
本研究の目的達成のために、磁場変動の観測、解析、室内実験、及び数値シミュレーションを相互に連携して進めてきた。磁場変動の観測・解析では、北西太平洋の観測点(NWP2)とフィリピン中央の観測点(WP1)の長期観測を継続している。室内実験では、ヘルムホルツコイルシステムにより液体金属の熱対流実験装置に水平及び垂直方向の磁場を印加し、磁場強度の増加による対流の様相並びに乱流スペクトルの変化を調べる研究を進めた。水平磁場を印加する実験ではその強度を増加するにつれて、「対流が磁場の影響を受けず乱れが大きい領域」「対流ロール構造が磁場と平行に存在するが構造に長時間変動の見られる領域」「対流構造が二次元的で変動もごく小さい領域」の3つの領域に分けられることを確立した。構造に長時間変動の見られる領域は地球磁場変動の解釈にも重要な示唆を与える。垂直磁場を印加する実験では、磁場強度の増大に伴って対流流速が減少することが確かめられた。これらの結果から対流構造と乱流スペクトルへの磁場の効果を定量的に説明可能なモデルを構築した。数値シミュレーションでは、室内実験に対応する系のモデル計算、ならびに球殻熱対流によるダイナモモデルの計算を行った。室内実験に対応する系では、これまでよりアスペクト比の大きい系を取り扱うことで実験の再現に成功するとともに、現象の3次元性を厳密に評価した。ダイナモシミュレーションでは、低エクマン数領域でコアマントル境界及び内核外核境界での熱境界条件(温度一定か熱流量一定か)の違いによって生成される磁場がどのように違ってくるかを系統的に調べた。これにより等温温度境界では磁場変動に乱れが大きく、不安定な磁場が生成されることが確かめられた。
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