巨大惑星の深部流体運動とダイナモ作用

• 研究課題/領域番号: 25800273
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 超高層物理学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 佐々木 洋平 京都大学, スーパーグローバルコース数学系ユニット, 特定助教 (70583459)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
• キーワード: 木星型惑星 / ダイナモ作用 / 数値モデル / 深部対流 / 回転球殻対流 / 圧縮性流体 / MHDダイナモ / 巨大惑星 / 縞状構造 / 非弾性方程式系

研究成果の概要

ガス惑星・氷惑星の深部大気・中心核など, 流体層が系のスケールハイトよりも大きな場合を念頭においた回転球殻中の圧縮性流体の対流運動, およびこれに伴なうダイナモ作用に関する数値モデルの開発を行なった．開発された数値モデルを用いた回転球殻対流の線型安定性解析を広い範囲で調べ，臨界構造を明らかにした．上層に安定成層領域が存在する場合の貫入運動について調べ，表層で観測される磁場の強度と貫入距離に関するスケーリング則を提唱した．

研究成果

• [雑誌論文] Penetration of steady fluid motions into an outer stable layer excited by MHD thermal convection in rotating spherical shells (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehiro, S., Sasaki, Y.
  • 雑誌名: Physics of the Earth and Planetary Interiors 巻: - ページ: 258-264
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2017.03.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Performance benchmarks for a next generation numerical dynamo model (2016)
  • 著者名/発表者名: Matsui, H., ... Sasaki, Y., ...他(34名)
  • 雑誌名: Geochemistry, Geophysics, Geosystem 巻: 電子出版 号: 5 ページ: 1586-1607
  • DOI: 10.1002/2015gc006159
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Full sphere hydrodynamic and dynamo benchmarks (2014)
  • 著者名/発表者名: Marti, P., Schaeffer, N., Hollerbach, R., Cebron, D., Nore, C., Luddens, F., Guermond, J.-L., Aubert, J., Takehiro, S., Sasaki, Y., Hayashi, Y.-Y., Simitev, R., Busse, F., Vantieghem, S., Jackson, A.
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 197 号: 1 ページ: 119-134
  • DOI: 10.1093/gji/ggt518
  • 査読あり
• [雑誌論文] A spherical shell numerical dynamo benchmark with pseudo-vacuum magnetic boundary conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: Jackson, A., Sheyko,A., Marti, P., Tilgner, A., Cebron, D., Vantieghem, S., Simitev, R., Busse, F., Zhan, X., Schubert, G., Takehiro, S., Sasaki, Y., Hayashi, Y.-Y., Ribeiro, A., Nore, C., Guermond, J.-L.
  • 雑誌名: Geophysical Journal International 巻: 196 号: 2 ページ: 712-723
  • DOI: 10.1093/gji/ggt425
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differential Rotation and Angular Momentum Transport Caused by Thermal Convection in a Rotating Spherical Shell (2013)
  • 著者名/発表者名: Takehiro, S., Sasaki, Y., Hayashi, Y.-Y., Yamada, M.
  • 雑誌名: Progress in Physics of the Sun and Stars 巻: 479 ページ: 285-294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of latitudinally heterogeneous buoyancy flux conditions at the inner boundary on MHD dynamo in a rotating spherical shell (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, Y., Takehiro, S., Nishizawa, S., Hayashi, Y.-Y.
  • 雑誌名: Phys. Earth Planet. Inter. 巻: 223 ページ: 55-61
  • DOI: 10.1016/j.pepi.2013.07.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] 回転球殻内の非弾性流体熱対流の線形安定性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 洋平, 竹広 真一, 中島健介, 林祥介
  • 雑誌名: ながれ 巻: 32 ページ: 469-472
  • 査読あり
• [学会発表] Mean zonal flows induced by Boussinesq thermal convection in rotating spherical shells as an application to the gas giant planets (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehiro, S., Sasaki, Y., Ishioka, K., Nakajima, K., Hayashi, Y.-Y.
  • 学会等名: WTK Aquaplanet Workshop, 21st January 2017
  • 発表場所: National Astronomical Observatory of Japan
  • 年月日: 2017-01-21
  • 招待講演
• [学会発表] GFD-Dennou Club DCMODEL project (2017)
  • 著者名/発表者名: Takehiro S., Takahashi, Y. O., Sugiyama, K., Odaka, M., Ishiwatari, M., Horinouchi, T., Sasaki, Y., Ishioka, K., Nakajima, K., Hayashi, Y.-Y.
  • 学会等名: WTK Aquaplanet Workshop
  • 発表場所: CPS, Kobe University
  • 年月日: 2017-01-21
  • 招待講演
• [学会発表] 回転球殻中の磁気対流により引き起こされる平均帯状流の外側安定成層への貫入 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹広真一, 佐々木洋平
  • 学会等名: 2016 年日本流体力学会年会
  • 発表場所: 名古屋工業大学 御器所キャンパス
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] 回転球殻内の非弾性熱対流の臨界モードに対する熱拡散係数の動径分布の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 石渡正樹, 山田道夫
  • 学会等名: 2016 年日本流体力学会年会
  • 発表場所: 名古屋工業大学 御器所キャンパス
  • 年月日: 2016-09-26
• [学会発表] Penetration of mean zonal flows into an outer stable layer excited by MHD thermal convection in rotating spherical shells (2016)
  • 著者名/発表者名: Takehiro, S., Sasaki, Y.
  • 学会等名: SEDI 2016
  • 発表場所: La Cite Nantes Events Center, France
  • 年月日: 2016-07-24
• [学会発表] Critical mode of anelastic thermal convection in a rotating spherical shell depends on radial distribution of thermal diffusivity (2016)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, Y., Takehiro, S., Ishiwatari, M., Yamada, M.
  • 学会等名: SEDI 2016
  • 発表場所: La Cite Nantes Events Center, France
  • 年月日: 2016-07-24
• [学会発表] 高速回転する薄い球殻内の熱対流により生成される表層縞状構造への 力学的境界条件の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 中島健介, 林祥介
  • 学会等名: 2016 年日本気象学会春季大会
  • 発表場所: 国立オリンピック記念青少年総合センター
  • 年月日: 2016-05-25
• [学会発表] 回転球殻中の磁気対流により引き起こされる平均帯状流の 外側安定成層への貫入 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹広真一, 佐々木洋平
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2016 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2016-05-20
• [学会発表] 高速回転する薄い球殻内の熱対流により生成される表層縞状構造への 力学的境界条件の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 中島健介, 林祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2016 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2016-05-20
• [学会発表] 高速回転する薄い球殻内の熱対流により引き起こされる表層縞状構造の消滅 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 中島健介, 林祥介
  • 学会等名: 日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学 大岡山キャンパス
  • 年月日: 2015-09-25
• [学会発表] Penetration of magneto-hydrodynamic disturbances into a strongly stable outer layer caused by MHD dynamo in a rotating spherical shell, (2015)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, Y., Takehiro, S.
  • 学会等名: Japan SEDI symposium
  • 発表場所: Earthquake Research Institute, University of Tokyo
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] 高速に回転する薄い球殻内の熱対流により引き起こされる表層縞状構造の消滅 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 中島健介, 林祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2015 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2015-05-22
• [学会発表] 高速に回転する薄い球殻内の熱対流により引き起こされる表層縞状構造の消滅 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 中島健介, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会春季大会
  • 発表場所: 代々木オリンピックセンター
  • 年月日: 2015-05-21
• [学会発表] 高速回転する薄い球殻中の対流により引き起こされる表層の帯状流 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 中島健介, 林祥介
  • 学会等名: 日本気象学会 2014 年度秋季大会
  • 発表場所: 福岡国際会議場
  • 年月日: 2014-10-21 – 2014-10-23
• [学会発表] 高速回転する薄い球殻内の熱対流により引き起こされる表層の帯状流 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 中島健介, 林祥介
  • 学会等名: 2014 年日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東北大学川内北キャンパス
  • 年月日: 2014-09-15 – 2014-09-17
• [学会発表] Penetration of magneto-hydrodynamic disturbances into an outer strongly stable layer caused by MHD dynamo in a rotating spherical shell (2014)
  • 著者名/発表者名: Sasaki,Y., Takehiro, S
  • 学会等名: he 14th symposium of SEDI, Study of the Earth’s Deep Interior
  • 発表場所: the Shonan Village Center, Kanagawa, Japan,
  • 年月日: 2014-08-03 – 2014-08-08
• [学会発表] 高速に回転する薄い球殻内の熱対流により引き起こされる表層の帯状流 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 石岡圭一, 中島健介, 林祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2014 年大会
  • 発表場所: パシフィコ横浜
  • 年月日: 2014-04-28 – 2014-05-02
• [学会発表] Diversity of atmospheric circulations of sycronized rotating Jovian type planets (2013)
  • 著者名/発表者名: Takehiro, S., Sasaki, Y., Takahashi, Y. O., Nakajima, K., Hayashi, Y.-Y., Kuramoto, K.
  • 学会等名: 5th Subaru International Conference: Exoplanets and Disks:Their Formation and Diversity II
  • 発表場所: Sheraton Kona Resort & Spa Keauhou Bay, The Big island of Hawaii.
  • 招待講演
• [学会発表] Weak-field dynamo emerging in a rotating spherical shell with stress-free top and no-slip bottom boundaries (2013)
  • 著者名/発表者名: Sasaki, Y., Takehiro, S., Kuramoto, K., Hayashi, Y.-Y.
  • 学会等名: Mathematical analysis of magneto-hydrodynamical processes in stars
  • 発表場所: Kansai Seminar House, Sakyo-ku, Kyoto, Japan.
• [学会発表] 回転球殻内の熱対流による角運動量輸送と太陽差分回転について (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹広真一, 佐々木洋平, 林祥介, 山田道夫
  • 学会等名: 2013年日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東京農工大学
• [学会発表] 回転球殻内の非弾性流体熱対流の線型安定性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木洋平, 竹広真一, 中島 健介, 林祥介
  • 学会等名: 2013年日本流体力学会年会
  • 発表場所: 東京農工大学
• [学会発表] 恒星・ガス惑星・氷惑星内部を念頭においた非弾性球殻対流モデル (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐々木 洋平, 竹広 真一, 中島 健介, 林 祥介
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2013 年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場