太陽風・磁気圏プラズマ内におけるMHD乱流の発生

太阳风和磁层等离子体中 MHD 湍流的产生

• 批准号: 02640325
• 负责人: 寺沢 敏夫
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1990
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1990 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02640325/
• 关键词: 電磁流体力学; アルフベン波; 乱流; プラズマ; 粒子加速

太陽風・磁気圏プラズマの様々の局面で発生する電磁流体力学的(MHD)乱流について解析的手段ならびに数値実験の手法を用いた理論的研究を行った。特に(1)コロナ起源の大振幅MHD波動の非線型崩壊過程とそれに伴う太陽風の加速・加熱機構を解明したこと,(2)磁気圏境界面で発生するケルビン・ヘルムホルツ不安定性に伴う粒子輸送効果を見積ったこと,(3)準平行衝撃波に伴う粒子加速効果の物理的機構を明らかにしたこと,の3点が本年度の主要な成果である。(1)これまで乱流状のアルフベン波は崩壊不安定に対し安定であるとの理論的結果が広く受け入れられていたが,実は太陽近傍の低β領域(βは音速とアルフベン速度の比の自乗である)ではこの結果は当てはまらず,アルフベン波が崩壊過程により効果的にプラズマにエネルギ-を渡すことを示した。この結果は,電磁流体シミュレ-ションの手法により,大振幅の乱流状アルフベン波の非線型発展を追跡して得られたものである。(2)この不安定性についてはこれまで電磁流体近似のもとで扱われてきたが,現実の磁気圏境界面の厚さはイオンのサイクロトロン半径の数倍程度にも薄くなるから,近似の精度は明らかでなかった。以前の我々のグル-プで開発したハイブリッド・シミュレ-ション・コ-ドを2次元化しケルビン・ヘルムホルツ不安定性の扱いを可能とした。有限サイクロトロン半径の効果により,速いイオンの渦輸送が起きることを見いだしている。(3)独マックスプランク研究所のグル-プと共同で研究を進めている。我々は理論解析を担当しおり,独のグル-プがシミュレ-ションで見いだしたイオンの異常加速過程がサイクロトロン低調波共鳴の概念によって説明できることを示した。(発表準備中)

A theoretical study of the development of electromagnetic fluid dynamics (MHD) turbulence in the solar wind and magnetic field. In particular,(1) non-linear collapse processes associated with solar wind acceleration and heating mechanisms for the origin of large amplitude MHD ratios,(2) generation of magnetic field boundary surfaces associated with particle transport mechanisms,(3) physical mechanisms associated with particle acceleration mechanisms for quasi-parallel shock waves, are the main achievements of the year. (1)The theoretical results of the turbulence wave collapse instability and the stability of the system are reflected in the low beta region near the sun (beta versus the speed of sound and the velocity ratio of the system). The results show that the electromagnetic fluid is stable and stable, and the nonlinear propagation of large amplitude turbulent waves can be traced. (2)This instability is caused by the approximation of electromagnetic fluid, and the thickness of the boundary surface of the magnetic field is several times the radius of the electromagnetic fluid. In the past, we have developed a two-dimensional approach to the problem of instability. The effect of finite radius of vortex transport is discussed. (3)The Institute of Research and Development has been working together to improve the quality of research and development. The concept of resonance of low-frequency waves is explained in this paper. (under preparation)

项目成果

Fujimoto,M.: "Enhanced Particle Diffusion by KelvinーHelmholtz Turbulence" Physical Review Letters. (1991)

Fujimoto, M.：“开尔文-亥姆霍兹湍流增强粒子扩散”物理评论快报 (1991)。