| 研究課題/領域番号 |
12440131
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
臼井 英之 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (10243081)
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| 研究分担者 |
小嶋 浩嗣 京都大学, 宙空電波科学研究センター, 助教授 (10215254)
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) |
2000 – 2002
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| キーワード | 計算機実験 / 宇宙プラズマ / アンテナ特性 / 電磁粒子シミュレーション / アンテナインピーダンス / プラズマシース / 光電子 / プラズマ波動 |
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| 研究概要 |
本研究の目的は、観測波動の正確な電界強度と位相の算出に役立てるために、磁気圏プラズマ中における波動観測用アンテナ特性をシース効果、光電子、デバイ遮蔽などのプラズマ運動論効果を考慮した3次元電磁粒子計算機シミュレーションを試み、その定量的理解を深めることである。
3次元電磁粒子シミュレーションコードKEMPOに改良を加え、宇宙プラズマ空間に置かれた非プラズマ物体と周辺プラズマの相互作用をプラズマの運動論的効果を考慮し工夫した。まず、アンテナ近傍に形成されるプラズマシースダイナミクスとそのアンテナインピーダンスへの影響を調べ、シース幅が大きくなるに従いその影響が少なくなることを明かにした。また、アンテナからの光電子放出がアンテナ環境・特性にどのような影響を与えるのかについても3次元計算機実験によって調べた。まず、光電子放出により高密度の電子シースが形成され、それによる高周波領域でのアンテナ電位の変動が見られた。また、背景プラズマのプラズマ振動周波数におけるインピーダンス変化に加え、光電子群による高周波プラズマ振動の影響が加わることが明らかとなった。一方、ホットプラズマ中でのアンテナ特性に関する計算機実験を行い、理論との比較の結果、高い熱速度では共振が鈍化することが確認された。また、アンテナの表面電流は正弦波状となり、アンテナインピーダンスを求める上での理論の仮定とよい一致を示すことも確認された。ただし、受信アンテナ特性を考える時、表面電流は、アンテナに接続される負荷抵抗に左右され、表面電流から求められる実効長は変化する。今後はより実際に近いモデルとして、受信アンテナシミュレーション手法を確立し、インピーダンス、実効長、ピックアップファクターの調査、光電子、プラズマシースの影響、熱速度が高い場合のインピーダンス解析を行っていく。
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