2012 Fiscal Year Annual Research Report
高マッハ数非定常衝撃波の観測的実証研究に向けた数値実験
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22740323
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
松清 修一 九州大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (00380709)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 無衝突衝撃波 / リフォーメーション / 反射プラズマ / PICシミュレーション |
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| Research Abstract |
２次元PIC計算を用いて非定常衝撃波の遷移層構造について議論した。衝撃波の遷移層では、これまでの１次元計算で議論された変形２流体不安定性（MTSI）や電子サイクロトロンドリフト不安定性、ホイッスラー不安定性などの電子スケールの不安定性の励起が確認され、特にイオン電子質量比を大きくするとMTSIが支配的になることが分かった。ただし１次元計算とは異なり、励起される波動は衝撃波面から上流に向かって伝搬する。この波動が、多次元系で普遍的に見られる、衝撃波面に沿う方向のイオンスケールのリップル構造と結合する可能性について議論した。
昨年度議論した反射電子バーストを、非定常衝撃波のメジャーとして衛星観測する可能性を議論した。反射電子バーストとは、衝撃波リフォーメーションによる遷移層の電磁場構造の周期的変動に伴って、電子の反射率が時間的に変動する現象である。１次元PIC計算によって再現された反射電子バーストを、仮想衛星によって上流側で観測した際の時系列データの特徴を調べた。得られた時系列データは、リフォーメーションとそれに付随して起こる電子スケールの波動粒子相互作用をよく反映することが分かった。反射電子の沿磁力線方向の平均速度や電子の最高エネルギーの時系列には明らかな周期性が見られ、リフォーメーションの周期とよく一致する。一方で、密度や沿磁力線方向の流束、全エネルギーの時系列には、リフォーメーションより短い時間スケールの変動が見られた。これらの変動は、遷移層での波動粒子相互作用を通じて形成された高密度電子塊を仮想衛星が捉えた結果であることが分かった。
衝撃波による電子の反射は粒子加速の観点からも重要であり、地球磁気圏衝撃波はもとより、ボイジャー探査機が通過して話題となった太陽圏終端衝撃波での電子加速においても電子反射が起こっている可能性を指摘した。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 高マッハ数無衝突衝撃波の実験的研究
Author(s)
蔵満康浩, 坂和洋一, 森田太智, 森高外征雄, 佐野孝好, 高部英明, 富田 健太郎, 内野 喜一郎, 松清 修一, 水田晃, 大西直文
Organizer
日本物理学会第６８回年次大会
Place of Presentation
広島大学（東広島市）
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