核やマントルにおけるプリュ-ム・ダイナミックスの時空間カオス

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地球の内核やマントルのような状況下(Ra数・Re数)での流体運動は、プリュ-ムダイナミックスによって特徴づけられる。マントル・核境界層からのマントルプリュ-ムの形成、内核・外核境界層からの軽元素に富んだプリュ-ムの上昇、外核上部からのプリュ-ムの沈降といったプロセスが核・マントルの構造・進化を支配している。ここでは、マントルのプリュ-ムダイナミックスを非線形振動子として考え、プリュ-ムダイナミックスをモデル化した流体力学オシレ-タによって、マントル・コア内で発生する流体の非線形振動現象の研究をおこなった。流体力学オシレ-タは、自由にその振動周期を設定でき、非常に安定なlimit cycle振動をすることが分かった。また、流体力学オシレ-タに外場をあたえると、引き込み現象がおこり、frequency locking(1:1、1:2、1:3、2:3、…(オシレ-タの振動周期:外場周期)が見つかった。さらに、lockingがはずれたところでカオス現象がみつかった。また、レ-ザ-・ドップラ-流速計を用いて、流体力学オシレ-タの流速時系列デ-タの収録を試みた。今回、新たに流速を時系列デ-タとして計測するためのソフト・ハ-ドの開発をおこない、時系列デ-タを得ることに成功した。さらに、現在は流体力学オシレ-タモデルの実際の地球物理現象への応用を試みている段階である。