| 研究課題/領域番号 |
19K03953
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
松清 修一 九州大学, 総合理工学研究院, 准教授 (00380709)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 太陽圏境界 / 宇宙線 / 粒子加速・輸送 / 微物理特性 / MHD計算 / フル粒子計算 / テスト粒子計算 |
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| 研究実績の概要 |
3次元MHD計算データ（時間定常モデル）と組み合わせたテスト粒子計算により、銀河宇宙線の太陽圏内への侵入、輸送過程を昨年度から継続して調査した。内部境界（太陽から50AUの球面）に到達した粒子の軌道パターンをエネルギーごとに分類し、Journal論文にまとめて投稿中である。また、コードを並列化して到達粒子の統計量を評価できるようにした。（当初計画課題Cに相当）
昨年度開発した、1AUでの日ごとの太陽風情報を入力とした時間非定常3次元MHD計算コードのチューニングを進めた。本計算で用いる1AUでのOMNIデータは地球近傍でのものである。実際の計算ではこれをもとに、内部境界のパラメータを微調整しながらボイジャーのデータと比較し、終端衝撃波や太陽圏界面の位置をモニターしつつ最適となるパラメータを探す作業を丹念に行う必要があり、現在これを継続中である。（当初計画課題Aに相当）
2次元PIC計算により、ピックアップイオンの影響を考慮した終端衝撃波の構造を調べた。ピックアップイオンの相対密度を0,20%,60%と上げると、衝撃波面に沿ったリップル構造の空間スケールが小さくなること、衝撃波下流の乱流場の振幅が衝撃波面からの距離に応じて大きくなることなどを確認した。こうした振る舞いは、衝撃波遷移層でのプラズマの実効的な温度異方性の度合いに応じて、励起される不安定性の特徴が変化することによっていることが分かった。（当初計画課題Bに相当）
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2次元PIC計算（当初計画課題B）では垂直衝撃波（衝撃波面法線方向と上流磁場のなす角が垂直な衝撃波）の議論にとどまった。当初は斜め衝撃波の計算も進める予定であったが、コロナ禍による講義のオンライン化などの業務に時間を要したため遅れが生じた。一方、使用予定であった旅費の大部が未使用となったため、これを財源として研究員を雇用し人的資源を投入することで遅れた分の研究を最終年度に推進する。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初計画課題AとCについて、研究計画に沿って進めていく。MHD計算では、OMNIデータの取り込み手法を確立し、ボイジャーのデータとの整合性を確認した上で、広大な太陽圏の中で粒子加速現場となり得る領域を同定する。宇宙線侵入過程のテスト粒子計算では、最終的に地球に到達する粒子の統計を広いエネルギー範囲にわたって議論する。
当初計画課題Bについて、フル粒子計算では、斜め衝撃波の2次元計算を本格化し、ピックアップイオンの加速機構を明らかにする。
研究を総括し、太陽圏境界領域の微物理特性の整理、ピックアップイオンの加速機構のモデル化、および銀河宇宙線の輸送モデルの構築を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
コロナ禍で、使用予定であった旅費の大部が未使用となった。一方、コロナによる講義のオンライン化などの業務に時間を要したため研究計画の一部に若干の遅れが生じている（項目７）。そのため、未使用分の財源で研究員を雇用し人的資源を投入することで遅れた分の研究を推進する。
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