| 研究概要 |
太陽風-磁気圏-電離圏相互作用を統一的に取り扱える3次元グローバル電磁流体力学的(MHD)モデルを完成させて,惑星間磁場(IMF)の制御により,太陽風プラズマとそのエネルギーが磁気圏電離圏にどのように流入し,蓄積され,解放(消費)されるかを計算機シミュレーションと理論的考察から解明するのが本研究の目的である。このために,太陽風と地球磁気圏相互作用の3次元グローバルMHDモデルに,非圧縮性のアルフベンモードのみならず圧縮性の磁気音波モードも取り入れて,より一般的な磁気圏電離圏結合を取り扱うことのできるグローバルMHDモデルの開発を進めた。
具体的には,磁気圏で計算した沿磁力線電流を磁気圏から電離圏へマッピングする従来の方法に加えて,磁気圏の2次元速度場(または対流電場)のベクトル場を磁気圏から電離圏へ直接にマッピングして,1枚の電離層内でポアソン式を解くことにより電気ポテンシャルを計算し,沿磁力線電流を磁気圏へ返して磁場の内部境界条件として解くもう一つの方法を開発し,両者のシミュレーション結果を比較した。次に,IMFの南北成分の反転及びIMFの朝夕南北面内での回転に対する太陽風-地球磁気圏相互作用の高空間分解能MHDシミュレーションを実行し,IMFと尾部リコネクションの役割を詳細に調べた。太陽風とINIFを変化させた時,時間の経過とともに磁気圏内のエネルギーとプラズマはどのように分配/調整されるのか,極磁気嵐等の地球磁気圏電離圏内の擾乱現象とどう係わっているのか,サブストームの開始機構として重要な尾部リコネクションはどのように振る舞うのかを高空間分解能のMHDシミュレーションから示した。更に太陽風と高速で回転する木星磁気圏相互作用のMHDシミュレーションを引き続いて行い.IMFの木星磁気圏や磁気ディスクに対する影響を調べて,カレリオ衛星観測結果と比較した。
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