| 研究概要 |
前年度に引き続き,地球や惑星の内部対流を意識した回転する球殻内の対流パターンを調べた.これまで比較的小さなRayleigh数と回転角速度の場合に発生する3次元熱対流について,定常解の計算とその線形安定性計算を実施して,臨界安定性曲面の一部を求め最初の分岐解の東西位相速度が回転角速度との大小関係を一定に保たないことを確認し,その現象が,解の分岐や多価性によるものではなく解の連続的変化によるものであることを見出した.今年度はまず,数値計算法を検討することで,この性質をより広いパラメータ領域において検討し,このような東西位相速度の変化が,対流パターンのなすコラムが回転軸方向に直線的に延びているかそれとも球面境界に沿って曲がっているか,という竹広の提唱した特徴と,さらに,対流パターン中で低緯度域に誘起される東西平均流の強弱,によって引き起こされていることを確認した.続いて,惑星の内部対流においては内部境界および外部境界も有限質量をもつ物体であることを考慮して,現実には内球および流体部分の回転角速度が異なる可能性を検討するため,まず,この定常対流パターンにおいて流体が境界に及ぼすトルクに関する予備的計算を実行した.その結果,このトルクはゼロではなく,その値も内球の回転角速度を短時間の間に有意に変化させるほどの大きさを持つことを見出した.これは,内球の回転角速度と流体部分の回転角速度が異なる定常対流パターンが存在することを示唆しており,詳細は次年度に継続して調べる予定である.
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