| 研究領域 | 太陽地球圏環境予測：我々が生きる宇宙の理解とその変動に対応する社会基盤の形成 |
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| 研究課題/領域番号 |
18H04444
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| 研究機関 | 愛知教育大学 |
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研究代表者 |
政田 洋平 愛知教育大学, 教育学部, 講師 (30590608)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 太陽 / 電磁流体 / 熱対流 / 非局所輸送 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、磁場生成から黒点形成・消失までの一貫した計算を可能にする『3次元太陽全球平均場ダイナモモデル』を開発することである。今回開発するモデルは、その3次元性と現実的乱流起電力（太陽内部熱対流の直接数値計算の結果に基づく）をダイナモ効果として実装する点に独自性を持つ。次期極小期の極域磁場の強度分布を初期条件に、次期サイクルの太陽活動予測を行うことが本研究の目標である。平成30年度は熱対流に起因した乱流輸送のモデル化（具体的には乱流アルファ効果と乱流磁気拡散、そして乱流パンピング効果のモデル化）を行うための、太陽熱対流に関する基礎研究を実施した。本研究の結果、以下の3点を明らかにした：
1. 局所駆動型と表層冷却駆動型の熱対流を比較すると, 後者の方が現実の太陽表面で観測される速度スペクトルと整合的
2. 冷却駆動型の熱対流による輸送は, 表層で間欠的に発生する冷却プルームによって支配されており, 勾配拡散型のモデルでは適切に記述できない
3. 冷却プルームの伝搬とその周囲の物質との混合エントレインメント過程は, 微視的拡散係数の大きさや計算解像度に依存
以上の成果は, 天文学会2019春季年会で口頭発表された。本研究成果については, 現在論文を執筆中である。
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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
当初の計画では, 輸送係数のモデリングは, 混合距離理論や勾配拡散型の輸送理論にもとづき行う予定であったが, 平成30年度に実施した研究で, 太陽の熱対流が表層冷却型である場合, その輸送は勾配拡散型のモデルでは適切に記述できない可能性があることがわかった。そのため, 新たに「冷却プルームの物理的性質, 特にその微視的拡散係数に対する依存性」を調べる当初計画にはなかった研究を実施したため, 研究の進捗が当初の計画からやや遅れている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度に追加して行った「冷却プルームの伝搬」に関する研究の結果, 太陽のようなプラントル数の非常に小さい天体では, プルームによる物質のエントレインメントは, 表層部のみに影響を及ぼす可能性が高いことがわかった。この結果は, 太陽対流層の深部では, 従来の勾配拡散型の理論で乱流輸送が記述できる可能性を示唆する。よって今年度は, これらの研究結果に基づき, まず太陽対流層深部に注目し乱流起電力のモデル化を試みる。さらに, 観測から得られている太陽内部の差動回転分布と子午面流分布を全球モデルに組み込むことで3次元の平均場モデルを完成させる予定である。
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