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適合格子細分化法を用いた太陽圏の高解像モデルの構築と銀河宇宙線の変調

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 18H04449
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
研究機関法政大学

研究代表者

松本 倫明  法政大学, 人間環境学部, 教授 (60308004)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2018年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード太陽圏 / 太陽風 / MHD / 衝撃波 / AMR / 適合格子細分化法 / 銀河宇宙線
研究実績の概要

本年度はMHDシミュレーションに基づいた非定常で動的な太陽圏モデルが完成した。昨年度までに様々な計算スキームの改良(Dedner の磁荷消去法のcrパラメータの改良、内部エネルギーを独立に解くスキームの導入)を行ったが、本年度ではさらにHLLDマイナス法の改良を行った。太陽から距離 100 au の広い範囲の太陽圏の内部を計算することを可能にした。計算は安定であり、太陽圏電流シートを比較的高い解像度で捉えることに成功した。計算結果を既存のモデルSUSANOOと比較した結果、地球の位置における太陽風のMHDパラメータは両者でよく一致した。
今年度は研究協力者である三宅准教授とともに銀河宇宙線の伝播の計算に取り組みはじめた。上記の非定常な太陽圏モデルから特定の時刻のスナップショットを取り出し、太陽圏における銀河宇宙線の伝播を計算した。銀河宇宙線の伝播では従来から用いているSDE(確率微分方程式)を用いており、計算方法の信頼性が高い。時間を反転した解法であるため、陽的にMHD方程式を解く太陽圏モデルとは時間発展の向きが逆である。今後は、銀河宇宙線の背景場となる太陽圏モデルの時間進化を巻き戻しつつ、銀河宇宙線の伝播を計算することになる。またプランBとして銀河宇宙線の伝播を時間反転せずに、時間が進む方向を太陽圏モデルと同じように順方向にする方法も検討をはじめた。この場合、地球に到達する銀河宇宙線の超粒子はほとんど存在しないが、100au程度から銀河宇宙線を追跡した場合には数%程度は内部太陽圏まで伝播するという見積もりを得た。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (2件)

すべて 2019 2018

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

  • [雑誌論文] A Dynamical Model of the Heliosphere with the Adaptive Mesh Refinement2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Matsumoto, Daikou Shiota, Ryuho Kataoka, Hiroko Miyahara and Shoko Miyake
    • 雑誌名

      J. Phys.: Conf. Ser. 1225 012008

      巻: - 号: 1 ページ: 012008-012008

    • DOI

      10.1088/1742-6596/1225/1/012008

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A Dynamical Model of the Heliosphere with the Adaptive Mesh Refinement2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Matsumoto
    • 学会等名
      ASTRONUM 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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