Properties of kinetic-scale turbulence cascaded from magnetohydrodynamics plasma turbulence

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K03781
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 14010:Fundamental plasma-related
• Research Institution: National Institute of Information and Communications Technology
• Principal Investigator: Saito Shinji 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波伝搬研究センター, 研究員 (60528165)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: プラズマ乱流 / 波動粒子相互作用 / プラズマ加熱 / プラズマ運動論

Outline of Final Research Achievements

This study focuses on nonlinear development of Alfven mode wave turbulence using fully kinetic particle-in-cell simulation. The study shows that Alfven mode wave turbulence at magnetohydrodynamics scales cascades to several kinds of kinetic fluctuations, such as kinetic Alfven mode waves, magnetosonic/whistler mode waves, ion cyclotron mode waves, and ion acoustic mode waves. These fluctuations are frequently observed in the solar wind at 1AU. The study also suggests that magnetosonic/whistler mode waves can be dominant at ion kinetic scales under the condition where Alfven mode waves counter-propagate at large scales.

Free Research Field

プラズマ物理

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果は未だ謎が多い太陽風の加速や加熱機構の解明につながる糸口となることが期待される。太陽風を形成するプラズマ乱流の基礎的な性質を荷電粒子１つ１つの動きの影響を含め理解することで、太陽風がどのように加速されるのか、また吹き出された後にどのような発展を遂げプラズマ乱流としての性質を変えうるのか、ということを詳細に理解するための１つのピースとなっている。太陽風の加速機構やその性質を理解することは、地球周辺の宇宙環境や地上の電力網に影響を与える「宇宙天気」の予報精度向上につながることが期待される。