実データシミュレーションによる太陽コロナ活動の機構解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12640236
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 草野 完也 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教授 (70183796)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横山 央明 国立天文台, 野辺山太陽電波観測所, 助手 (00311184)
• Keywords: 太陽 / フレア / コロナ / ヘリシティ / 太陽磁場 / リコネクション / プラズマ / MHD

Research Abstract

本年度は、太陽コロナにおける磁気ヘリシティ入射過程を測定する方法を開発すると共に、これを用いた測定を行ない、ヘリシティ入射機構をほぼ解明することに成功した。これにより研究計画の第2段階を完了した。さらに、第3段階として、従来の3次元コードを改良し、実データから得られた境界条件をモデル化したシミュレーションを実行した。以下、得られた成果について列記する。
(1)ヘリシティフラックス計測法の開発:ヘリシティ入射過程を定量的に測定するため、太陽磁場データより太陽面速度ベクトルを再構成する方法を開発した。この方法は第1に磁場パターンの追跡によって水平速度をもとめ、第2に誘導方程式の逆問題を数値的に解くことによって垂直速度を導出することによるものである。その結果、ベクトルマグネトグラフによる観測からヘリシティ及びエネルギーフラックスを水平速度と垂直速度の寄与に分離して計測することが可能になった。
(2)活動領域8100の解析:活動領域NOAA8100に関して1997年11月1日から5日までのヘリシティおよびエネルギー入射過程を上で開発した方法を用いて解析した。磁場データはSOHO/MDIおよび国立天文台太陽フレア望遠鏡の観測データを使用した。その結果、水平運動と垂直運動はほぼ等量のそれぞれ符号の違うヘリシティを二日間にわたって入射していること。この間、フレア活動が活発になること。磁束上昇に伴うヘリシティ入射はいくつかのサブ領域で生じていることなどを明らかにした。
(3)複数の活動領域の網羅的解析:1997年より4年間に現れた比較的大きな活動領域12個について、ヘリシティ入射過程を解析した。その結果、活動領域8100におい見出されたように垂直運動と水平運動によるヘリシティ入射が異符号を持つ傾向があることが見出された。特に、強力なヘリシティ入射が発生した活動領域でその傾向は顕著になると共に、そうした活動領域ではフレア活動も活発であることを見出した。
(4)フレア機構としてのヘリシティ対消滅モデルの提唱と検証:以上の成果に基づき、異符号ヘリシティの入射がフレア活動の重要な原因の一つとなるとするヘリシティ対消滅フレアモデルを提唱した。これは、符号の異なるヘリシティの境界で生じる磁気リコネクションがヘリシティの対消滅を引き起こすことこそ太陽フレアの発生機構であるというものである。この考えに従い、3次元数値シミュレーションを実施した。シミュレーションでは異符号ヘリシティをシア運動によって入射する境界条件を与えた。その結果、理論的に予測されたように、異符号ヘリシティ境界でリコネクションが発生し、磁場の捩れは解消されてポテンシャル磁場レベルまでエネルギーを解放することを確かめた。

Research Products

• [Publications] K.Kusano: "Three-Dimensional Magnetohydrodynamic Instability in the Solar Coronal Magnetic Arcades"Astrophysical Journal. 571(発表予定). (2002)
• [Publications] K.Kusano et al.: "Multi-Wavelength Observations of Coronal Structure and Dynamics, COSPAR Colloquia Series"Elsevier Science(発表予定). (2002)