多点同時観測衛星と数値計算を用いた地球磁気圏尾部の高速流の研究
Project/Area Number |
09J07898
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Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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Allocation Type | Single-year Grants |
Section | 国内 |
Research Field |
Space and upper atmospheric physics
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
井筒 智彦 東京大学, 大学院・理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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Project Period (FY) |
2009 – 2011
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Project Status |
Completed (Fiscal Year 2011)
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Budget Amount *help |
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2009: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
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Keywords | プラズマ輸送 / 乱流拡散 / 運動論的アルヴェン波 / 速度分布関数 / 地球磁気圏 / 波動粒子相互作用 / 分布関数 / THEMIS / 運動論的アルフヴェン波 |
Research Abstract |
本研究の目的は,宇宙空間におけるプラズマの輸送過程を理解することである.本研究では,特に,宇宙空間に普遍的に存在する乱流によって生じるプラズマ輸送について調査した.宇宙プラズマの乱流は通常のナビエストークス流体の乱流と同様に拡散的な輸送を引き起こすと考えられている.しかし,従来の研究は理論式から算出される拡散係数値を用いて乱流が起こし得る拡散の可能性を議論するのみであり,プラズマ粒子データに基づいて拡散を同定した観測的証拠はこれまで報告されていなかった.私は,人工衛星が取得するプラズマの速度分布関数データを詳細に解析することにより,これまで未確認であったプラズマの拡散過程を世界で初めて実証した.以下に内容を記す. まず,乱流スペクトルの慣性領域を構成するマクロスケールの乱流渦による拡散を調査するため,THEMIS衛星による多点同時観測の事例解析を行った.磁気圏内に存在する太陽風起源のプラズマを目印として,密度の時系列変化とプラズマ速度分布関数を多点間で比較した,その結果,乱流渦によってプラズマが磁場に凍結しながら拡散的に輸送されていることを実証した. 続いて,乱流スペクトルの散逸領域を構成するミクロスケールの運動論的アルヴェン波による拡散を調査した.波と相互作用する粒子の運動方程式から共鳴条件を満たす粒子のドリフト運動が磁場垂直方向への拡散を担うことを明らかにし,観測されるプラズマ速度分布関数の比を取ることで波による輸送を同定する新しい解析手法を提案した.そして,この手法を用いてTHEMIS衛星観測の事例解析を行い,運動論的アルヴェン波乱流中の波動粒子相互作用によってプラズマの輸送が実現していることを実証した.さらに,この手法を用いた統計解析から,運動論的アルヴェン波による輸送が低緯度の昼側磁気圏境界面のどこででも起こることが明らかにした.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初は,乱流のミクロスケールの物理過程に伴う拡散現象を調査する予定であったが,研究の過程で得られた知見をもとに,乱流のマクロスケールの物理過程に伴う拡散現象までも観測的に実証することに成功した。
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Strategy for Future Research Activity |
本研究が先駆をなしているプラズマ速度分布関数を比較することによってプラズマ輸送を調査する方法は,様々な宇宙プラズマ現象において適用できると考えている。例えば、磁気リコネクションやケルビンヘルムホルツ渦の核となる領域での多点同時観測データを解析することで,プラズマ輸送とその輸送を駆動する物理過程について,新しい知見が得られると期待している.また,理論研究により,観測されうる徴候を整理することも重要である.
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Report
(3 results)
Research Products
(8 results)