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太陽対流層大規模数値計算を用いた平均場パラメタ推定の精密化

公募研究

研究領域太陽地球圏環境予測:我々が生きる宇宙の理解とその変動に対応する社会基盤の形成
研究課題/領域番号 16H01169
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関千葉大学

研究代表者

堀田 英之  千葉大学, 大学院理学研究院, 特任助教 (10767271)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2017年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2016年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
キーワード乱流 / 角運動量輸送 / 磁場 / 太陽
研究実績の概要

太陽の対流層を占めている乱流について、準直接計算から平均的な角運動量効果を取り出す方法を提案し、磁場のある場合ない場合について、角運動量輸送効果の違いを見積もった。
乱流から平均場効果を取り出そうとするとき、平均場の勾配によらない部分(ラムダ効果)、勾配に夜部分(乱流粘性)があるために、その場での乱流状態を解析したとしても、その二つを分離することはできない。太陽内部の大規模な流れの予想を行うためには、ラムダ効果・乱流粘性を別個に見積もることが必須であるために、その推定が本研究の目的である。
本研究の当初計画では、磁場生成の平均的な効果を見積もるためにテスト場法を用いて角運動量輸送効果についても見積もる予定であったが、研究を進めるうちに、速度場に対してはテスト場法は有効でないということがわかった。テスト場法では、新たな平均場を挿入し、そこから得られた新しい擾乱磁場と、もともとある擾乱速度場の相関をもとめることで平均的効果を測定する。しかし、新しい速度場を挿入し、そこから擾乱速度場を求めると、もともとある速度場とは一致しないために角運動量輸送への平均効果を見積もることが難しくなってしまうのだ。そこで、平均場の時間発展を追うことでラムダ効果と乱流粘性を切り分ける方法を新規に提案し、その方法を実行した。初年度は、磁場のない場合、さらに低解像度の計算について上記の手法を実行し、ラムダ効果と乱流粘性を見積もった。
2年目には、高解像度の磁場生成乱流計算を実行し、磁場のあるとき、ないときについて、ラムダ効果・乱流粘性の変化を調査した。すると、磁場のない時には高緯度では極向きに運ばれていた角運動量が、磁場のあるときにはほぼ全領域で赤道方向に運ばれることがわかった。これは、磁場生成に対する正のフィードバックであり、磁場生成に関する重要な発見となった。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 8件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] Convective Velocity Suppression via the Enhancement of the Subadiabatic Layer: Role of the Effective Prandtl Number2017

    • 著者名/発表者名
      Bekki, Y.; Hotta, H.; Yokoyama, T.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 851 号: 2 ページ: 74-74

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa9b7f

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Solar Overshoot Region and Small-scale Dynamo with Realistic Energy Flux2017

    • 著者名/発表者名
      Hotta, H
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 843 号: 1 ページ: 52-52

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa784b

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial Inhomogeneity of Kinetic and Magnetic Dissipations in Thermal Convection2017

    • 著者名/発表者名
      Hotta, H
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 845 号: 2 ページ: 164-164

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa8320

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improvement of solar-cycle prediction: Plateau of solar axial dipole moment2017

    • 著者名/発表者名
      Iijima, H.; Hotta, H.; Imada, S.; Kusano, K.; Shiota, D.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 607 ページ: 1-2

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201731813

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Solar Convection Simulation with Reduced Speed of Sound Technique2018

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Hotta
    • 学会等名
      SIAM conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 対流層の底から光球までを包括した三次元熱対流計算2018

    • 著者名/発表者名
      堀田英之, 飯島陽久
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Recent development of solar dynamo model2017

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Hotta
    • 学会等名
      Asia Pacific Solar Physics Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 太陽対流層の乱流と大規模流れ2017

    • 著者名/発表者名
      堀田英之
    • 学会等名
      気象学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] テイラープラウドマン状態を破る磁場の役割2017

    • 著者名/発表者名
      堀田英之
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 太陽のオーバーシュート層での小スケールダイナモについて2017

    • 著者名/発表者名
      堀田英之
    • 学会等名
      日本流体力学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Current understanding of solar dynamo2017

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Hotta, Matthias Rempel, Takaaki Yokoyama
    • 学会等名
      NEXT22
    • 発表場所
      京都テルサ(京都府・京都市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High-resolution calculation of solar dynamo2017

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Hotta, Matthias Rempel, Takaaki Yokoyama
    • 学会等名
      MR2017
    • 発表場所
      ひめぎんホール(愛媛・松山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Solar global convection and dynamo with reduced speed of sound technique2017

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Hotta, Matthias Rempel, Takaaki Yokoyama
    • 学会等名
      7th AICS international symposium
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫・神戸市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 熱対流の散逸について2017

    • 著者名/発表者名
      堀田英之
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      九州大学(福岡・福岡市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ポスト京時代の太陽ダイナモ計算に向けて2017

    • 著者名/発表者名
      堀田英之
    • 学会等名
      ポスト「京」萌芽的課題・計算惑星第1回 公開シンポジウム:惑星の起源・進化と環境変動の解明を目指して
    • 発表場所
      神戸大学(兵庫・神戸市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Small-scale dynamo in the solar interior2016

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Hotta, Matthias Rempel, Takaaki Yokoyama
    • 学会等名
      Solar and Stellar Magnetic Fields: a conference in honor of Manfred Schussler
    • 発表場所
      Goslar, Germary
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Large-scale MHD simulation of solar convection zone and dynamo2016

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Hotta, Matthias Rempel, Takaaki Yokoyama
    • 学会等名
      6th East-Asia School and Workshop on Laboratory, Space, Astrophysical Plasmas
    • 発表場所
      国際会議場(茨城・つくば市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Small- and large-scale dynamos in the solar convection zone2016

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Hotta, Matthias Rempel, Takaaki Yokoyama
    • 学会等名
      ICPP2016
    • 発表場所
      Kaohsiung, Taiwan
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 太陽の大スケールダイナモにおける小スケールダイナモの役割2016

    • 著者名/発表者名
      堀田英之
    • 学会等名
      第6回 DTAシンポジウム「星形成を軸に俯瞰する磁場の役割とその観測的検証」
    • 発表場所
      国立天文台(東京・三鷹市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] スーパーコンピューターを用いた太陽のシミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      堀田英之
    • 学会等名
      サイエンティフィック・システム研究会[SS研]
    • 発表場所
      ANAクラウンプラザホテル神戸(兵庫・神戸市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 京全ノードを用いた太陽対流層の超高解像度数値計算2016

    • 著者名/発表者名
      堀田英之, Matthias Rempel, 村主崇行, 牧野淳一郎
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛・松山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 磁場の効果を中心とした太陽オーバーシュート層の精密な調査2016

    • 著者名/発表者名
      堀田英之
    • 学会等名
      日本天文学会
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛・松山市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 太陽ダイナモにおけるスケール間結合2016

    • 著者名/発表者名
      堀田英之
    • 学会等名
      プラズマシミュレータシンポジウム2016
    • 発表場所
      核融合研究所(岐阜県・土岐市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Generation mechanism of .large-scale magnetic field .revealed with high-resolution .solar dynamo calculation2016

    • 著者名/発表者名
      堀田英之, Matthias Rempel, 横山央明
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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