３次元全粒子シミュレーションによる月面磁気異常と太陽風の運動論的相互作用の研究

• 研究課題/領域番号: 23340148
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 臼井 英之 神戸大学, システム情報学研究科, 教授 (10243081)
• 連携研究者: 西野 真木 名古屋大学, 大学院工学研究科, 研究員 (50466794)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2014年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2013年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2011年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 月面磁気異常 / 全粒子シミュレーション / 小型磁気圏 / 境界層電流 / 太陽風 / 電子ダイナミクス / 宇宙プラズマ / プラズマ粒子シミュレーション / 粒子シミュレーション

研究成果の概要

月面磁気異常上空に形成される小型磁気圏の境界層電流を担う電子ダイナミクスを3次元電磁粒子シミュレーションによって明らかにした。まず、境界層の北側、南側の両方の領域において、赤道域から高緯度に向かうturn-aroundな特徴的な電子フラックス構造を明らかにした。また、境界層赤道面での電子フラックスは境界層最内側で最も強く、電子の磁場に対する旋回運動の空間依存性によるためであることを突き止めた。この境界層電流の幅はその場所での電子の旋回運動半径にほぼ等しいことも明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Full Kinetic Simulations of Plasma Flow Interactions with Meso- and Micro-scale Magnetic Dipoles, (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ashida, H. Usui, I. Shinohara, M. Nakamura, I. Funaki, Y. Miyake and H. Yamakawa
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 21 号: 12 ページ: 122903-122903
  • DOI: 10.1063/1.4904303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Computational Framework for Block-based AMR Simulations (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Usui, Akihide Nagara, Masanori Nunami and Masaharu Matsumoto
  • 雑誌名: Procedia Computer Physics 巻: 29 ページ: 2351-2359
  • DOI: 10.1016/j.procs.2014.05.219
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cross-comparison of spacecraft-environment interaction model predictions applied to Solar Probe Plus near perihelion (2014)
  • 著者名/発表者名: Marchand, R., Y. Miyake, H. Usui, J. Deca, G. Lapenta, J. C. Matéo-Vélez, R. E. Ergun, A. Sturner, V. Génot, A. Hilgers, and S. Markidis
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 21 号: 6 ページ: 062901-062901
  • DOI: 10.1063/1.4882439
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thrust Evaluation of Small-scale Magnetic Sail Spacecraft by Three-Dimensional Particle-in-Cell Simulation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Ashida
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power 巻: 30 号: 1 ページ: 186-196
  • DOI: 10.2514/1.b35026
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Particle-in-Cell Simulation of Magnetic Sail (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasumasa Ashida
  • 雑誌名: Journal of Propulsion and Power 巻: 30 号: 1 ページ: 233-245
  • DOI: 10.2514/1.b34692
  • 査読あり
• [雑誌論文] lectron Behavior in Ion Beam Neutralization in Electric Propulsion: Full Particle-In-Cell Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Usui, Akihiko Hashimoto and Yohei Miyake
  • 雑誌名: J. Phys.: Conf. Ser. 巻: 454 012017 ページ: 012017-012017
  • DOI: 10.1088/1742-6596/454/1/012017
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of Parallelized AMR-PIC Plasma Simulation Code with Dynamic Domain Decomposition (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, Y. Yagi, M Matsumoto, M Nunami
  • 雑誌名: Journal of plasma and fusion research 巻: 8 ページ: 2401149-2401149
  • NAID: 130004678527
  • 査読あり
• [雑誌論文] Plasma Particle Simulations of Wake Formation behind a Spacecraft with Thin Wire Booms (2013)
  • 著者名/発表者名: Yohei Miyake, Chris M. Cully, Hideyuki Usui, Hiroshi Nakashima
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 巻: Vol. 118, No. 9 号: 9 ページ: 5681-5694
  • DOI: 10.1002/jgra.50543
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional AMR-PIC Plasma Simulation for Mini-Magnetosphere of Magnetized Object (2013)
  • 著者名/発表者名: 54.Masaharu Matsumoto, Hideyuki Usui, Masanori Nunami, Masao Nakamura and Iku Shinohara
  • 雑誌名: Journal of plasma and fusion research 巻: 8 ページ: 2406132-2406132
  • NAID: 130005076175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Momentum transfer processes of solar wind plasmas in a kinetic scale artificial magnetosphere (2012)
  • 著者名/発表者名: Moritaka Toseo, Kajimura Yoshihiro, Hideyuki Usui, Masaharu Matsumoto, Tatsuki Matsui, and Iku Shinohara
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 19 号: 3 ページ: 32111-32111
  • DOI: 10.1063/1.3683560
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Hybrid Particle-In-Cell Simulation of Solar Wind Plasma Flow around Magnetic Sail (2012)
  • 著者名/発表者名: Masaharu MATSUMOTO, Yoshihiro KAJIMURA, Hideyuki USUI, Ikkoh FUNAKI, and Iku SINOHARA
  • 雑誌名: TRANSACTIONS OF THE JAPAN SOCIETY FOR AERONAUTICAL AND SPACE SCIENCES, AEROSPACE TECHNOLOGY JAPAN 巻: 10
  • 査読あり
• [雑誌論文] 惑星間磁場を考慮した磁気セイルの2次元Hybrid-PICシミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本正晴, 梶村好宏，臼井英之，船木一幸，篠原育
  • 雑誌名: 日本航空宇宙学会論文集 巻: 60 ページ: 31-39
  • NAID: 80022362999
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Multi-Scale Electromagnetic Particle Code with Adaptive Mesh Refinement and Its Parallelization (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Usui, Masanori Nunami, Toseo Moritaka, Tatsuki Matsui, Yohei Yagi
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 4 ページ: 2337-2343
  • DOI: 10.1016/j.procs.2011.04.254
  • NAID: 110008900033
  • 査読あり
• [雑誌論文] Full PIC simulation on solar wind interaction with a small scale magnetosphere by using uniform and nested grid systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Toseo MORITAKA, Masanori NUNAMI, Hideyuki. USUI and Tatsuki. MATSUI
  • 雑誌名: Journal of Plasma and Fusion Research 巻: 6 ページ: 2401101-2401101
  • 査読あり
• [学会発表] 太陽風・小型磁気圏相互作用のシミュレーション研究のレビュー (2015)
  • 著者名/発表者名: 臼井英之
  • 学会等名: 平成26年度STE研究集会「太陽圏シンポジウム」および「太陽地球環境と宇宙線モジュレーション」
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市、愛知）
  • 年月日: 2015-03-04
  • 招待講演
• [学会発表] PIC Simulation on Plasma Flow Response to a Meso-scale Magnetic Dipole in Space (2015)
  • 著者名/発表者名: H.Usui, M. Umezawa, and Y. Miyake
  • 学会等名: Scitech 2015
  • 発表場所: Orland（ USA）
  • 年月日: 2015-01-05
  • 国際学会
• [学会発表] 小型ダイポール磁場のプラズマ流応答に関する3次元粒子シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 臼井 英之、芦田康将、篠原育、中村雅夫、 梅澤美佐子、三宅洋平、西野真木
  • 学会等名: 第11回宇宙環境シンポジウム
  • 発表場所: I-site なんば（大阪市、大阪）
  • 年月日: 2014-12-11
• [学会発表] Three-dimensional AMR-PIC simulations on ion beam neutralization in ion engine (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuchiya, K., H. Usui, T. Matsubara, M. Nunami and M. Matsumoto
  • 学会等名: ITC-24 (Toki Conference)
  • 発表場所: セラトピア土岐（岐阜、土岐市）
  • 年月日: 2014-11-04
  • 国際学会
• [学会発表] Full kinetic simulations on plasma and field disturbancein the vicinity of spacecraft (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Usui
  • 学会等名: the 24th International TOKI conference (ITC24)
  • 発表場所: セラトピア土岐（岐阜、土岐市）
  • 年月日: 2014-11-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 太陽風プラズマと月面磁気異常の相互作用に関する３次元全粒子シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 梅澤美佐子、臼井英之、三宅洋平、西野真木
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第135回総会及び講演会
  • 発表場所: キッセイ文化ホール(長野、松本市）
  • 年月日: 2014-10-31
• [学会発表] Full Kinetic Simulation on Plasma Flow Response to a Meso-scale Magnetic Dipole (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Usui
  • 学会等名: URSI General Assembly
  • 発表場所: Beijing (China)
  • 年月日: 2014-08-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 計算機実験による宇宙機近傍のプラズマ電磁擾乱の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 臼井英之、三宅洋平
  • 学会等名: JpGU
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川、横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28
  • 招待講演
• [学会発表] 小型ダイポール磁場とプラズマ流の相互作用に関する３次元粒子シミュレーション (2014)
  • 著者名/発表者名: 臼井 英之, 芦田 康将, 篠原 育, 中村雅夫，山川宏，三宅洋平
  • 学会等名: JpGU
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川、横浜市）
  • 年月日: 2014-04-28
• [学会発表] PIC simulations on plasma response to a meso-scale magnetic dipole (2013)
  • 著者名/発表者名: 167.Hideyuki Usui, Misako Umezawa, Masaki Nishino, Yohei Miyake, Masaharu Matsumoto
  • 学会等名: AGU (American Geophysics Union)
  • 発表場所: San Francisco USA
  • 年月日: 2013-12-09 – 2013-12-13
• [学会発表] 計算機実験による宇宙機近傍のプラズマ電磁擾乱の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 臼井英之
  • 学会等名: 第10回宇宙環境シンポジウム
  • 発表場所: 科学技術館
  • 年月日: 2013-12-02 – 2013-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] 粒子シミュレーションによる宇宙機近傍プラズマ電磁擾乱の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 臼井英之
  • 学会等名: 日本航空宇宙学会 関西支部 第443回航空懇談会
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2013-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Particle-in-cell simulation on the interactions between the solar wind and a magnetic anomaly on the moon (2013)
  • 著者名/発表者名: 165.M. Umezawa, H. Usui, Y. Miyake, and M. Nishino
  • 学会等名: 11th International school for space simulation (ISSS)
  • 発表場所: National Central University (NCU) , Taipei
  • 年月日: 2013-07-21 – 2013-07-28
• [学会発表] PIC Simulation on the Solar Wind Interactions a small-scale magnetic dipole (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Usui
  • 学会等名: AOGS
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 2013-06-24 – 2013-06-28
  • 招待講演
• [学会発表] Full Particle-In-Cell simulations on the solar wind interactions with a small-scale magnetic dipole (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Usui
  • 学会等名: EGU (European Geophysics Union)
  • 発表場所: Austria, Viena
  • 年月日: 2013-04-07 – 2013-04-12
  • 招待講演
• [学会発表] AMR-PIC Simulation on Solar Wind Interaction with Kinetic Scale Magnetosphere (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Matsumoto, H. Usui, Y. Yagi
  • 学会等名: JSST 2012
  • 発表場所: Kobe
• [学会発表] 太陽風-小型ダイポール磁場の相互作用に関する2 次元AMR-PIC シミュレーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 松本正晴, 臼井英之, 中村雅夫, 篠原育
  • 学会等名: 地球電磁気・地球惑星圏学会 第132回総会及び講演会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
• [学会発表] Parallelized Adaptive Mesh Refinement Particle-In-Cell Scheme with Dynamics Domain Decomposition (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Usui
  • 学会等名: JIFT 2012
  • 発表場所: Providence, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Full PIC simulation on solar wind interaction with a small-scale artificial magnetosphere (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Usui, T. Moritaka
  • 学会等名: The 10th International Symposiumu/School for Space Simulations
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 招待講演
• [学会発表] Multi-scale Plasma Particle Simulation for the Development of Interplanetary Flight System
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Usui
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Large-Scale Computational Science and Engineering
  • 発表場所: Science Council of Japan, Tokyo
  • 招待講演