底部マグマオーシャンから始まる地球ダイナモの初期進化過程

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初期地球磁場の生成過程を3次元の数値ダイナモシミュレーションを用いて調査した。底部マグマオーシャンの厚さと核半径は大きく異なり、核内部からの磁気エネルギー供給がマグマオーシャンダイナモの成立に重要であると考えられている。特に、差分回転によるオメガ効果が核内部の強いトロイダル磁場の生成過程として有望であり、核内で生成される磁場の形態と強さはマグマオーシャンダイナモに大きな影響をもつと期待される。本研究では核のダイナモが双極子的対称性を持つ解と四重極子的対称性を持つ解の発生条件および、その生成維持過程をキネマティックダイナモ問題を解いて調べた。古典的な流れ場を用いた場合四重極子的解が得られなかったことから、速度場には差分回転のエネルギーと対流のエネルギーが等分配された流れを用いた。速度場を固定したキネマティックダイナモ問題で定常解の探査を行った結果、双極子的解と四重極子的解に対する臨界磁気レイノルズ数が約3倍異なることが分かった。エネルギーのスペクトル解析を行った結果、いずれの解においても軸対称トロイダル磁場が卓越し、ポロイダル磁場からの寄与は小さかった。ポロイダル磁場の生成過程について平均場理論に基づいて解析した結果、双極子的解についてはアルファ効果的過程で解釈が可能であった。一方、四重極子的解については非軸対称成分の寄与が大きいことから、簡単な平均場理論のみで解釈することは難しいことが明らかになった。