| 研究課題/領域番号 |
10440136
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
大村 善治 京都大学, 超高層電波研究センター, 助教授 (50177002)
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| 研究分担者 |
松本 紘 京都大学, 超高層電波研究センター, 教授 (00026139)
向井 利典 京都大学, 宇宙科学研究所, 教授 (60013695)
小嶋 浩嗣 京都大学, 超高層電波研究センター, 助手 (10215254)
臼井 英之 京都大学, 超高層電波研究センター, 助手 (10243081)
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| キーワード | 静電孤立波 / 電子ビーム不安定性 / 自己組織化 / 宇宙プラズマ波動 / 電磁粒子コード / 磁気圏尾部 / 計算機実験 / GEOTAIL |
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| 研究概要 |
GEOTAIL衛星のプラズマ波動および粒子のデータと計算機実験によるこれまでの解析の結果、この静電孤立波の観測は、磁力線に沿って流れる高エネルギーの電子ビームが引き起こす不安定性によって励起され静電波が非線形発展したものであると推測されている。しかし、これまで行なわれた計算機実験は1次元周期境界モデルで行なわれたものであり外部磁場の効果は入っておらず、プラズマシートおよびマグネトシースのように磁場構造が空間変化する開放系の物理システムとは直接対応していなかった。
本研究では先ず、電子ビームから静電孤立波が生成される非線形過程を、1次元および2次元の電磁粒子コードによる計算機実験において、実際の宇宙空間と対応した現実的なパラメータとモデルを用いて再現した。これに向けて、電磁粒子コードを、分散メモリー型の超並列計算機に対応したプログラムに書き換えて、超並列計算機システムを利用して、大規模計算機実験を行った。この計算機実験により、2次元のシステムにおいても、電子ビーム不安定性によって励起された2次元的な構造が自己組織化によって1次元的な構造に変化し、これまでの1次元計算機実験同様の静電孤立波が形成されることが判明した。この計算機実験による理論的研究と並行して、過去5年余りのGEOTAIL衛星観測によるプラズマ波動データのうち静電孤立波を含む波形データを抽出して統計的解析を行なうことにより、計算機実験モデルが現実の物理モデルと比較して妥当であることを検証した。この解析では、プラズマ波動のデータだけでなく、粒子および磁場のデータを用いて、電子の速度分布関数には、外部磁場と平行して流れる高エネルギー電子流が含まれており、それが静電孤立波を形成していることを解明した。
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