実地球環境におけるダイナモ作用の研究

• Project/Area Number: 05J11113
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Solid earth and planetary physics
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大石 裕介 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC2)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2006: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2005: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 数値シミュレーション / ダイナモ / 地球磁場 / 地磁気 / 電磁流体力学 / MHD / コア

Research Abstract

本研究課題では地球磁場の生成機構の解明を目的としたMHD(電磁流体力学)ダイナモシミュレーションを行った。ここ10年間で盛んに行われるようになった同様のシミュレーションにより,外核内における対流運動と磁場変動によるダイナモ作用についての知見が広がってきている。本研究では特に、地球シミュレーターを用いた大規模シミュレーションによって、地磁気ダイナモにおけるレイリー数、および熱条件の影響に関する検討を行った。地球の磁場は外核内の液体鉄の対流運動に伴うダイナモ作用によって生成・維持されている。外核内の対流は、(a)地球の冷却、および(b)冷却に伴う内核の成長に際して放出される潜熱、軽元素などによって駆動されている。このうち(b)は内核表面に局在する浮力ソースであるが、これまでに報告されているダイナモシミュレーション研究における多くのモデルでは、(b)のみを考慮している。我々はより実地球に近いモデルを目指し、(a)の影響をも考慮したダイナモモデルを用いたシミュレーションを実施した。その結果、磁場の安定性(磁場の双極子成分の逆転の有無)がコア対流へのエネルギーインプットの大きさを表すレイリー数のみならず、熱源の分布の仕方にも依存している((b)の寄与が大きいほど不安定化しやすい)ことを明らかにした。これまでの地磁気ダイナモのシミュレーション研究においては、磁場の安定性が、レイリー数に依存すること(e. g.,Kutzner and Christenen,2002)、および上部境界の温度境界条件の水平分布が影響していること(Glatzmaier et al.,1999)などが指摘されている。本研究の結論はそれに加わる新しい磁場の不安定化要因の可能性を示唆するもので重要である。