2011 Fiscal Year Annual Research Report
実証型ジオスペースモデリングに向けた内部磁気圏基本モデルの構築による宇宙嵐の研究
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20340134
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
関 華奈子 名古屋大学, 太陽地球環境研究所, 准教授 (20345854)
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| Keywords | 磁気嵐(宇宙嵐) / リングカレント / 内部磁気圏 / ドリフト運動論近似 / マクスウェル方程式 / ボルツマン方程式 / 放射線帯 / 粒子加速 |
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| Research Abstract |
宇宙嵐に伴う粒子加速過程を理解するためには、内部磁気圏における電磁場と粒子の変動を理解することが不可欠であるが、両者をいかに自己無撞着に解くのか、その手法は確立しておらず、ジオスペース環境変動研究上の懸案の一つとなっている。本研究では、マクスウェル方程式とボルツマン方程式とを同時に数値的に解くことで、内部磁気圏の場と粒子の時間発展を自己無撞着にシミュレートすることが可能な数値コードを世界で初めて開発した。研究計画最終年度である平成23年度には、前年度までに開発したプロトタイプモデルを、放射線帯粒子加速に重要と思われるULF波動のグローバルな分布のシミュレーション問題に応用するなど、具体的な物理課題への適用を行った、得られたULF波動分布から、Pc5帯の波を印加した場合に、リングカレント効果により高周波の波が励起されることが明らかとなった。また、太陽風動圧の急激な上昇に伴い内部磁気圏に励起される電磁波動およびこの動圧上昇がリングカレント粒子に与える影響の研究も行い、SC的な電磁場変動により、リングカレントイオンのピッチ角分布が等方分布からパンケーキ型分布に変化することを示した。さらに今後の粒子加速研究への応用に向けて、相対論的粒子の軌道を正確に解いて統計的に処理する放射線帯テスト粒子コードへ、環電流モデルからの場を提供し結合計算を行った結果、理論的な予測通り、ドリフト周期と波動周期が共鳴条件を満たす場合には、ドリフト共鳴が起こることを確認した。
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