2023 Fiscal Year Annual Research Report
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20K03894
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
渡辺 正和 九州大学, 理学研究院, 准教授 (70446607)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
蔡 東生 筑波大学, システム情報系, 准教授 (70202075)
田中 高史 九州大学, 国際宇宙惑星環境研究センター, 博士研究員 (70346766)
藤田 茂 統計数理研究所, モデリング研究系, 特任教授 (70500693)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 磁場トポロジー / 磁気流体シミュレーション / 地球磁気圏 / 磁気リコネクション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度は研究課題の本体部分「交換型磁気リコネクションの磁場トポロジー」を論文公表すべく、シミュレーションの一部をやり直してデータを補強しながら論文作成を進めた。しかし、年度末時点で出版にまで至っていない。一方で、口頭発表は昨年度までの知見に関連事項を加えて積極的に行った。また、本研究で方法論の中核を成す、等高面法（level-set method）による磁気面追跡のアルゴリズムに関しては、筑波大学の研究分担者からようやく論文が公表された。
研究期間全体を通じての成果は以下である。まだ論文にはなっていないが、「交換型磁気リコネクションの磁場トポロジー」に関して一応の結論を得た。地球磁気圏を模擬する磁気流体コードを用いて、惑星間空間磁場北向き時の交換サイクル（交換型リコネクションの組み合わせで起こる磁束循環）が出現する事象を再現した。得られた磁場データには南北各半球に1個ずつ、2個の零点が存在する。まず等高面法を用いて、2つの零点から広がる2次元セパラトリクス（零点での磁場勾配テンソルが定める固有空間のうち、固有値実部が同符号になる2つの固有ベクトルにより構成される空間の延長）を反対半球の零点まで追跡し、地球磁気圏の大域的磁場トポロジーを厳密に決定した。続いて、1つの零点近傍で、セパラトリクス上おける種々の物理量（沿磁力線電場、セパラトリクスを通過するプラズマ流等）を可視化した。零点近傍のセパラトリクスはセパレータ（反対半球の零点から広がるセパラトリクスとの交線）で2分割される。可視化した物理量から、分割された各セパラトリクス上で、異なる交換型リコネクションが起こっていることが分かった。各々の磁場トポロジーは、Priest & Titov (1996)が提唱したfan reconnectionの半分（セパレータにより分割されているため）と同相（homeomorphic）である。
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