Understanding and realization of advanced prediction for solar explosions with the integrated model including from stellar convection zone to interplanetary space

从恒星对流区到行星际空间的综合模型对太阳爆炸高级预测的理解和实现

• 批准号: 21H04492
• 负责人: 草野 完也
• 金额: $ 22.46万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04492/
• 关键词: 太陽; ダイナモ; フレア; CME; シミュレーション; 太陽対流層; 宇宙天気; 予測

太陽フレアやコロナ質量放出（CME）などの太陽面爆発現象は太陽内部（対流層）でのダイナモ過程で生成された磁束が太陽表面を貫いて黒点を形成した後、太陽大気中で不安定化する結果として発生する。さらに、太陽面爆発は地球の電磁気圏のみならず人工衛星や電力網など現代社会を支える基盤にも多大な影響を与える。しかし、太陽内部・太陽大気・惑星間空間の領域間では物理変数とスケールの著しい乖離があり、観測可能な情報にも大きな隔たりがあるため各領域の研究は分断されている。その為、太陽ダイナモと太陽フレアの物理的連関は未解明である。また、太陽表面で発生するフレアとその遥か上空におけるCMEの形成と運動の関係も十分に理解できていない。すなわち、太陽と太陽圏を包括したシステムにおける太陽面爆発現象の全体像を捉えることは未だできていない。このため、①太陽フレアの原因となる磁束は太陽内部（対流層）でどのように形成されるのか？②対流層における磁束形成から太陽表面での黒点の成長進化に至るどの段階でフレア発生は決定づけられているのか？③惑星間空間におけるCMEの性質は太陽フレア及びその原因となる太陽内部ダイナミクスとどのように関係しているのか？④太陽恒星フレアの一般的性質である規模と頻度のべき乗則の原因は何であるか？⑤何が太陽恒星フレアの最大エネルギーを決めるのか？発生可能な最大の太陽面爆発現象はどのようなものか？という学術的「問い」はいずれも未解決である。本研究ではこれらの問いを解決するため、研究代表者が世界に先駆けて実現した太陽フレア物理予測スキーム（κスキーム）を軸に、太陽対流層の対流・ダイナモシミュレーションモデル、太陽活動領域モデル、惑星間空間モデルなど我々が開発した先進モデル群を相互に連結すると共に、精密観測とモデルの比較実証を通して太陽・太陽圏を包括した爆発現象の全体像を初めて明らかにする。

Sun フ レ ア や コ ロ ナ quality release (CME) な ど の the sun surface blasting 発 phenomenon は internal (flow layer) seaborne で の ダ イ ナ で モ process generated さ れ た magnetic surface of が sun を penetration い て black point を し た after, the sun in the big 気 で unrest す る results と し て 発 raw す る. さ ら に, sun surface blasting 発 は earth の electromagnetic 気 sha-lu の み な ら や ず artificial satellite network な ど を branch of modern society え る base plate に も how big な を and え る. し か し, inside the sun, the sun big 気, space between and star の areas between で は physical variations for と ス ケ ー ル の the し い stays が あ り, 観 may な intelligence に も big き な every た り が あ る た め の research in every field は breaking さ れ て い る. The physical connection between そ and the sun ダ ナモと ナモと and the sun フレア remains unexplained である. Born ま た, the sun's surface で 発 す る フ レ ア と そ の over remote か に お け る CME の と movement developed の masato is very に も understand で き て い な い. す な わ ち, the sun と sha-lu を including し た シ ス テ ム に お け る sun phenomenon of surface blasting 発 の all like を catch え る こ と は not だ で き て い な い. Youdaoplaceholder3 ため ため, ① the sun フレア フレア causes the となる magnetic beam <e:1> to form the される で ように ように ように ように within the sun (the convection layer)? (2) flow layer seaborne に お け る magnetic formation of か ら the sun's surface で の black points に の growth evolution to る ど の Duan Jie で フ レ ア 発 raw は decided づ け ら れ て い る の か? 3. Space between planet に お け る CME の nature は sun フ レ ア and び そ の reason と な る inside the sun ダ イ ナ ミ ク ス と ど の よ う に masato is し て い る の か? ④ What are the general properties of the sun and its stars, フレア <s:1>, である, scale, と, frequency, <s:1>, べ, 乗, 乗? What are the reasons for である and である 乗? ⑤ What is the が of the sun, the フレア of the star, the フレア of the largest エネ of the エネ of the ギ of the を of the を of the を of the める of the ギ of the を? Is there a possible な maximum <s:1> solar surface explosion phenomenon, and is there a な ような ような ような? Youdaoplaceholder0 う う the academic "question of と" ずれ ずれ remains unsolved である. This study で は こ れ ら の asked い を solve す る た め representatives, research が world に 駆 first け て be presently し た sun フ レ ア physics to measure ス キ ー ム (kappa ス predominate キ ー ム) を shaft に, sun flow layer の seaborne seaborne flow · ダ イ ナ モ シ ミ ュ レ ー シ ョ ン モ デ ル, solar activity fields モ デ ル, space between planet モ デ ル な ど I 々 が open 発 し た advanced モ デ ル group を phase Mutual に link す る と に, precision 観 measuring total と モ デ ル の is be card を tong し て sun, sun sha-lu を including し た 発 blasting phenomenon の all like を め て Ming ら か に す る.

项目成果

Onset mechanism and a physics-based prediction of large solar flares

大型太阳耀斑的发生机制和基于物理的预测

• 发表时间: 2021
• 作者: Kanya Kusano

活動領域12887で発生したXクラスフレアの観測データ駆動型磁気流体シミュレーション

观测数据驱动的磁流体动力学模拟活跃区 12887 发生的 X 级耀斑

• 发表时间: 2022
• 作者: 金子岳史;草野完也
• 通讯作者: 草野完也

Investigation of the dependence of angular momentum transport on spatial scales for construction of differential rotation

研究角动量传输对空间尺度的依赖性，以构建微分旋转

• DOI: 10.1093/mnras/stac3804
• 发表时间: 2022
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Mori K;Hotta H
• 通讯作者: Hotta H

Solar differential rotation reproduced with high-resolution simulation

通过高分辨率模拟再现太阳差分旋转

• DOI: 10.1038/s41550-021-01459-0
• 发表时间: 2021
• 期刊: Nature Astronomy
• 影响因子: 14.1
• 作者: Hotta H.;Kusano K.
• 通讯作者: Kusano K.

大規模シミュレーションで解明した「反太陽型の差動回転は存在しない」可能性

大规模模拟揭示“反太阳差分自转不存在”的可能性

• 发表时间: 2022
• 作者: Hotta H;Toriumi S;堀田英之;Hideyuki Hotta;Hideyuki Hotta;Hideyuki Hotta;堀田英之
• 通讯作者: 堀田英之