| 研究課題/領域番号 |
11440146
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
超高層物理学
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
鵜飼 正行 愛媛大学, 工学部, 教授 (10036444)
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| 研究分担者 |
近藤 光志 愛媛大学, 工学部, 助手 (30304653)
村田 健史 愛媛大学, 工学部, 講師 (20274342)
清水 徹 愛媛大学, 工学部, 助教授 (60196524)
大村 善治 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (50177002)
松本 紘 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 教授 (00026139)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2002
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| キーワード | 磁気リコネクション / 電磁流体 / 計算機シミュレーション / 磁気圏サブストーム / 太陽フレア / 宇宙プラズマ / 異常電気抵抗 / 衝撃波 |
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| 研究概要 |
従来、高速磁気再結合の発展機構について、基本的概念の異なる2つの理論モデルが提案されてきた。ひとつはPetschek以来の外部駆動型高速磁気再結合モデルであり、もうひとつは私たちが独自に提案した自発的高速磁気再結合モデルである。自発的高速磁気再結合モデルは、新しいタイプの非線形不安定機構を提案しており、外部駆動モデルとは全く異なる物理概念を与えている。このような複雑な非線形問題に対して計算機シミュレーションという新しい手段が極めて有効(もしくは不可欠)であり、本研究では精密な計算機シミュレーションモデルを設計することにより、自発的高速磁気再結合機構の基本的性質を詳しく調べ、世界に先駆けて多くの成果をあげてきた。まず、典型的な異常電気抵抗モデルを仮定し、2次元モデルを用いてマクロなリコネクション流が〔電流駆動型〕異常電気抵抗を磁気中性点近傍で局所的に増大させるように急激に発展し、やがて非線型飽和段階で定在的スローショックをともなう高速磁気再結合機構が確立されうることを見出した。また、リコネクションジェットが超音速にまで加速される物理機構は、スローショックによる加速に加えて断熱加速が生じることによってなされることを実証した。これは高速磁気再結合機構における新しい加速機構を提案するものである。次に、ミクロなプラズマ特性を考慮したより現実的な異常電気抵抗モデルを設定し、様々なプラズマ状況や特性パラメータに対して自発的高速磁気再結合の発展機構を詳しく調べた。特に、異常電気抵抗発生のための閾値をプラズマ温度の関数として与えている。その結果、異常電気抵抗の特性パラメータにほとんど依存せず、リコネクション流と異常抵抗との間の強力なポジィティブフィードバックにより自発的高速磁気再結合機構が爆発的に発展しうることを実証した。最後に、一般的3次元形状においても自発的高速磁気再結合機構が電流シート系において爆発的に発展することが可能であることを実証している。特に、3次元的磁気ループの形成とファーストショックの発生が明確に示された。
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