2004 Fiscal Year Annual Research Report
地球磁場変動モデルの実験及び数値シミュレーションによる検証
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15204038
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
浜野 洋三 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 靖 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90108481)
隅田 育郎 金沢大学, 理学部, 助手 (90334747)
桜庭 中 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (50345261)
柳澤 孝寿 海洋研究開発機構, 地球内部変動研究センター, 研究員 (20359186)
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| Keywords | 地球磁場変動 / 数値シミュレーション / 室内実験 / ダイナモ作用 / 熱対流運動 / 超音波流速測定法 / コア / 古地磁気 |
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| Research Abstract |
本研究は、地球磁場変動の観測・調査に基づいた磁場変動モデルを、室内実験と数値シミュレーションによって検証することを目的とする。1磁場変動観測では、エジプトカルーン湖から採集された4本の堆積物コアの古地磁気測定を行い、6000万年間の磁場強度、方位の変動を求めた。2室内実験では、(1)金属ガリウムを用いた下部加熱・内部加熱の熱対流実験では、長さ20cm奥行き5cm高さ5cmの容器の上下に温度差を与えて生じる熱対流の流速場を、超音波によって計測することに成功した。実現したレイリー数は臨界値の数百倍から千倍程度である。この範囲では乱流状態にあるが、それが組織化されてできたと考えられる2次元ロール状の構造が観察され、その平均構造が周期的に揺らぐことも見いだした。(2)超音波計測に関わる新技術の開発では、低流速を測定するために考案したアルゴリズムによる計測装置を製作し、モデル実験を行った。その結果、速度分解能を1桁程度上げることに成功した。一方、複数のトランスデューサによる三次元速度ベクトルの線測定について、実用化の見通しを立てた。(3)内部加熱の熱対流に関しては、イオン性水溶液とジュール加熱による内部加熱駆動の熱対流系の室内実験から、対流パターンの温度場と速度場を画像処理によって定量化し、レイリー数の増加に伴う対流セルの拡大、セル内部の流れ、セル形状の遷移などに関するデータを得た。同様な系を数値計算で取り扱い、室内実験の結果の再現に成功するとともに、セルの拡大や形状変化の原因について解明した。3数値シミュレーションでは、球関数スペクトル変換法による計算コードを地球シミュレータ上で稼働させ、高解像度(水平方向球関数展開次数256次、動径方向チェビシェフ展開128次)のダイナモシミュレーションを行ったまた、新たに開発したフーリエスペクトル変換法で地球シミュレータでの計算を実施した。
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Research Products
(5 results)
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[Journal Article] Ultrasonic Velocity Profile Measurement for Thermal Convection of Liquid Gallium2004
Author(s)
Tasaka, Y., Kitaura, H., Yoshida, M., Takeda, Y., Yanagisawa, T.
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Journal Title
Bulletin of 57^<th> Annual Meeting of DFD, APS Vol.49,No.9
Pages: 194
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