太陽磁場活動の中長期的変動を予測するセルフ・コンシステントなモデルの開発

• 研究課題/領域番号: 24540228
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 横井 喜充 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (50272513)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 太陽 / 磁場 / ダイナモ / 乱流 / 流れ / 輸送 / 乱流磁気拡散 / リコネクション

研究成果の概要

通常のモデルでは乱流起電力は大規模磁場とその微係数の線型函数で表現される．本研究では，大規模不均一流れの乱流起電力への効果を集中的に調べた．流れの非一様性は，大規模渦運動と結びつくクロス・ヘリシティ（速度＝磁場相関）効果として乱流起電力に現れる．太陽の周期的活動を説明するため，クロス・ヘリシティ効果を組み入れた簡単なダイナモ・モデルを提案した．そこでは，磁場誘導方程式に加えて，乱流クロス・ヘリシティの発展も自己無撞着に解かれる．モデル方程式系の固有値解析によって，平衡周期解の存在が示された．解析により，磁場極性の反転は乱流クロス・ヘリシティの符号反転によって引き起こされることが確認された．

研究成果

• [雑誌論文] Modeling helicity dissipation equation (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 雑誌名: Progress in Turbulence 巻: VI ページ: 1-4
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Explosive Turbulent Magnetic Reconnection (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Higashimori, N. Yokoi, and M. Hoshino
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 110 号: 25
  • DOI: 10.1103/physrevlett.110.255001
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Reynolds-averaged turbulence modelling approach to the maintenance of the Venus superrotation (2013)
  • 著者名/発表者名: Akira Yoshizawa, Hiromichi Kobayashi, Norihiko Sugimoto, Nobumitsu Yokoi, Yutaka Shimomura
  • 雑誌名: Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamics 巻: 107 号: 6 ページ: 614-639
  • DOI: 10.1080/03091929.2013.803546
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transport enhancement and suppressionin turbulent magnetic reconnection : A self-consistent turbulence mode (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Yokoi, K. Higashimori, and M, Hoshino
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 20 号: 12
  • DOI: 10.1063/1.4851976
  • 査読あり
• [雑誌論文] リコネクションと波動・乱流の相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 篠原育, 横井喜充
  • 雑誌名: プラズマ・核融合学会誌 巻: 89 ページ: 765-768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross helicity and related dynamo (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 雑誌名: Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamics 巻: 107 号: 1-2 ページ: 114-184
  • DOI: 10.1080/03091929.2012.754022
  • 査読あり
• [学会発表] Density-variance effects in turbulent magnetic reconnection (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: European Turbulence Conference 2015
  • 発表場所: Delft, Netherlands
  • 年月日: 2015-08-25 – 2015-08-28
• [学会発表] A new simple dynamo model with cross helicity for the solar activity cycle (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: International Center for Theoretical Sciences GdR Dynamo 2015
  • 発表場所: ICTS, Bangalore, India
  • 年月日: 2015-06-08 – 2015-06-12
  • 招待講演
• [学会発表] A new simple dynamo model for solar activity cycle (2015)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi, Dieter Schmitt
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly Meeting 2015
  • 発表場所: Vienna，Austria
  • 年月日: 2015-04-13 – 2015-04-17
• [学会発表] 宇宙空間物理現象への乱流モデルによるアプローチ： ダイナモ，磁気リコネクションと太陽風乱流 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横井喜充
  • 学会等名: 乱流シミュレーョンとれの設計 － 気候変動と流れの解析
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所，東京，日本
  • 年月日: 2015-03-12
• [学会発表] Reconnection and dynamo: Turbulence model approach (2015)
  • 著者名/発表者名: 横井喜充
  • 学会等名: 磁気リコネクション研究の最前線ー太陽・惑星・実験室ー
  • 発表場所: 東京大学，東京，日本
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] Modeling helicity dissipation equation (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: iTi 2015: Conference on Turbulence
  • 発表場所: Bertinoro，Italy
  • 年月日: 2014-09-21 – 2014-09-24
• [学会発表] Turbulent reconnection and dynamo (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi, Katsuaki Higashimori, Masahiro Hoshino
  • 学会等名: US-Japan Workshop on Magnetic Reconnection
  • 発表場所: University of Tokyo，Tokyo，Japan
  • 年月日: 2014-05-20 – 2014-05-24
  • 招待講演
• [学会発表] 構造効果を組み入れたMHD乱流のサブ・グリッド・スケール・モデル (2014)
  • 著者名/発表者名: 横井喜充
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 平塚，日本
• [学会発表] Explosive Turbulent Magnetic Reconnection: A New Approach of MHD-Turbulent Simulation (2013)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Hoshino, Nobumitsu Yokoi, Katsuaki Higashimori
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly 2013
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 招待講演
• [学会発表] Flow induction in MHD turbulence (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: Nordita Program on Differential Rotation and Magnetism across the HR Diagram
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetic and flow induction in magnetohydrodynamic turbulence (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: 12th International Workshop on the interrelationship between Plasma Experiments in the Laboratory and in Space (IPELS 2013)
  • 発表場所: Hakuba, Japan
• [学会発表] Turbulence in space plasmas (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: 3rd East-Asian School and Workshop on Laboratory, Space, Astrophysical Plasmas (EASW 2013)
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] A new simple model for the solar activity cycle (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi, Dieter Schmitt
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Plasma Conference (APPC12)
  • 発表場所: Makuhari, Japan
• [学会発表] Explosive Turbulent Magnetic Reconnection: Reynolds averaging approach (2013)
  • 著者名/発表者名: Katsuaki Higashimori, Nobumitsu Yokoi, Masahiro Hoshino
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Plasma Conference (APPC12)
  • 発表場所: Makuhari, Japan
• [学会発表] Characteristics of ElectrohydrodynamConvection Driven Turbulence Laboratory Simulation Project of the Solar Convection Zone (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Nagaoka, Shinji Yoshimura, Youhei Masada, Yoshiki Hidaka, Nobumitsu Yokoi, Saku Tsuneta, Masahito Kubo, Ryoko Ishikawa, Kenichiro Terasaka, H. Miura
  • 学会等名: 12th Asia Pacific Plasma Conference (APPC12)
  • 発表場所: Makuhari, Japan
• [学会発表] Subgrid-scale model with structural effects incorporated through helicities (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: CRC Colloquium: Astrophysical Flow Instabilities and Turbulence
  • 発表場所: Goettingen, Germany
  • 招待講演
• [学会発表] A self-consistent model for turbulent magnetic reconnection (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi, Katsuaki Higashimori, Masahiro Hoshino
  • 学会等名: European Turbulence Conference 2013
  • 発表場所: Lyon, France
• [学会発表] Basic physics experiment on spontaneous flow generation and turbulent transport in a controlled turbulence (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Nagaoka, Shinji Yoshimura, Yoshiki Hidaka, Kenichiro Terasaka, Saku Tsuneta, Nobumitsu Yokoi, Youhei Masada, Masahito Kubo, Ryoko Ishikawa, Hideaki Miura
  • 学会等名: Joint 19th ISHW and 16th RFP workshop
  • 発表場所: Padova, Italy
• [学会発表] Flow induction due to helicity effect (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: 2nd Helicity Thinkshop on Solar Physics
  • 発表場所: Beijing, China
  • 招待講演
• [学会発表] A self-consistent turbulence model for explosive magnetic reconnection (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: National Astronomical Observatory of China (NAOC) Colloquium Series
  • 発表場所: Beijing, China
  • 招待講演
• [学会発表] A New Experimental Approach to Turbulent Transport in Complex Systems (2013)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Nagaoka, Shinji Yoshimura, Youhei Masada, Yoshiki Hidaka, Nobumitsu Yokoi, Saku Tsuneta, Masahito Kubo, Ryoko Ishikawa, Kenichiro Terasaka, Hideaki Miura
  • 学会等名: 9th Asia Plasma and Fusion Association Conference
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
• [学会発表] Dynamo and flow-induction in magnetohydrodynamic turbulence (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting 2013
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Subgrid-scale modeling with structural effects incorporated through turbulent helicity (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobumitsu Yokoi
  • 学会等名: National Center for Atmospheric Research (NCAR) Colloquium Series
  • 発表場所: Boulder, USA
  • 招待講演
• [学会発表] 高速磁気リコネクションにおける乱流効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 東森 一晃, 横井 喜充, 星野 真弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会概要集
  • 発表場所: 幕張, 日本
• [学会発表] 太陽磁場活動の変動を記述する新しいモデル (2013)
  • 著者名/発表者名: 横井 喜充, D. Schmitt
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 愛媛，日本
• [学会発表] 回転場における乱流輸送の実験研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 永岡賢一, 吉村信次, 寺坂健一郎, 日高芳樹, 横井喜充, 政田洋平, 三浦英昭, 常田佐久, 久保雅仁, 石川僚子
  • 学会等名: 日本物理学会 2013年秋季大会
  • 発表場所: 愛媛，日本
• [学会発表] Dynamo and magnetic reconnection viewed from the correlation between the velocity and magnetic-field fluctuations (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Yokoi
  • 学会等名: Nonlinear Waves and Chaos Workshop (NWCW9)
  • 発表場所: San Diego, USA
  • 招待講演
• [学会発表] シンポジウム「乱流が引き起こす角運動量輸送」まとめ (2013)
  • 著者名/発表者名: 横井 喜充
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 広島, 日本
  • 招待講演
• [学会発表] Turbulence transport and magnetic reconnection (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Yokoi, M. Hoshino, K. Higashimori
  • 学会等名: US-Japan Workshop on Magnetic Reconnection
  • 発表場所: Princeton, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Self-generation of turbulence in collisionless magnetic reconnection: Ion kinetic effects (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Higashimori, M. Hoshino, N. Yokoi
  • 学会等名: 39th COSPAR Scientific Assembly
  • 発表場所: Mysore, India
• [学会発表] Cross helicity and related dynamo (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Yokoi
  • 学会等名: The High Altitude Observatory Colloquium Series
  • 発表場所: Boulder, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Cross-helicity dynamo and flow generation (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Yokoi
  • 学会等名: European GDR Dynamo & MHD Days
  • 発表場所: Nice, France
• [学会発表] Cross helicity effect in dynamo and reconnection (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Yokoi
  • 学会等名: International Center for Mathematical Sciences Workshop: Tangled Magnetic Fields in Astro- and Plasma Physics
  • 発表場所: Edinburgh, UK
• [学会発表] Dynamic balance in turbulent reconnection (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Yokoi, K. Higashimori, M. Hoshino
  • 学会等名: American Geophysical Union Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
• [学会発表] Subgrid-scale model with structural effects implemented through the helicity (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Yokoi, A. Yoshizawa
  • 学会等名: Frontiers in Computational Physics: Modeling the Earth System
  • 発表場所: Boulder, USA
• [学会発表] 初期プラズマベータ値に依存したリコネクションアウトフロー構造の変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 東森 一晃, 星野 真弘, 横井 喜充
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会概要集
  • 発表場所: 幕張, 日本
• [学会発表] MHD 乱流シミュレーションコードの開発: 磁気リコネクションでの乱流効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 東森 一晃, 星野 真弘, 横井 喜充
  • 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: 北海道, 日本