2022 Fiscal Year Annual Research Report
Ab-initio analysis on auroral structure formation, dynamics, and particle acceleration
| Project/Area Number |
22H00116
|
|---|
| Research Institution | Nagoya University |
|---|
Principal Investigator |
渡邉 智彦 名古屋大学, 理学研究科, 教授 (30260053)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
前山 伸也 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (70634252)
能勢 正仁 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (90333559)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
|
| Keywords | オーロラ / プラズマ / シミュレーション |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
磁場不均一性によるオーロラ成長への非局所効果を明らかにするために、ダイポール磁場配位にもとづいた磁気圏-電離圏(M-I)結合のシミュレーションモデルを構築し、フィードバック不安定性の成長過程を詳細に解析することに成功した。その結果、オーロラ構造が局所分散関係を満たしながら緯度方向に伝播しつつ成長する様子が明らかになった。
局所モデルを用いたオーロラ発達の高解像度解析に成功し、エネルギースペクトルの冪則を同定した。そこでは、低波数側で自発的に駆動される不安定性によりエネルギーが注入され、高波数側へと運ばれて微細な渦構造の発達をもたらす様子が確認できた。
M-I結合に運動論効果を取り入れるためにジャイロ運動論的シミュレーションコードGKVを拡張し、そこに接続するM-I結合モジュールを開発した。当初あらわれた数値不安定性を克服し、安定な解析を実現した。運動論的効果により、高波数側でフィードバック不安定性が安定化される性質を数値シミュレーションで再現することに成功するとともに、非線形のテスト計算を実施した。
また、高緯度で観測される電離層アルヴェン共鳴(IAR)に対して、低緯度および赤道域で観測されるIARがどの様な特性を示し、その励起機構は何かについて調査した。その結果、ノイズが小さなインドの観測所(Shillong)のデータを統計的解析から、共鳴周波数幅が0.3-0.4 Hzの狭い共鳴構造と、1.3-1.7 Hzの広い共鳴構造が同時に存在していることが明らかになった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ジャイロ運動論モデルを用いた磁気圏-電離圏結合のシミュレーションにおいて、予期しない数値不安定性が現れたが繰越期間中に解決した。他の課題については、順調な進展が見られた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通り、非線形磁気流体モデルを用いた局所および非局所シミュレーションを行い、両者を比較することでオーロラ発達における本質的な物理機構を明らかにする。また、非線形ジャイロ運動論を適用したオーロラ発達のシミュレーションを実施し、アルヴェン乱流中での粒子加速を同時に再現することを目指す。
|
