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磁気再結合領域周辺における物理素過程の解明

磁复合区周围基本物理过程的阐明

基本信息

批准号：
03J05518
负责人：
藤本桂三
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、従来のPartile-In-Cell(PIC)法に適合格子細分化法(AMR法)を適用することによって、従来よりも大きな計算領域で磁気再結合現象の電磁粒子シミュレーションを行い、電子スケールとイオン・MHDスケールの結合過程を明らかにすることを目的としている。前年度までの研究で、PIC法とAMR法を組み合わせた2次元電磁粒子コードの開発に成功し、さらに、粒子分割法を適用しコードの並列化を進めることによって、従来の粒子コードに比べて大幅に効率のよい計算が可能となった。今年度は、この新しい2次元電磁粒子コードを用いて、従来よりも10倍程度大きな計算領域で磁気再結合現象の数値計算を実施し以下の成果を得た。(1)磁気拡散領域の長時間わたる非線形発展を調べた。その結果、ホール効果によって一度は高い再結合率が実現されるが、その後、再結合率は大きく減衰することがわかった。本研究では、これがイオンのメアンダリング運動にともなって電子磁気拡散領域が長く伸張するためであることを示した。(2)磁気再結合現象にともなうエネルギー輸送過程に関連して、プラズマシート-ローブ境界領域における電子の加熱過程を調べた。その結果、背景の冷たい電子と高温のビーム電子との間で電子二流体不安定性が励起され、電子が磁力線方向に加熱され、いわゆる、フラットトップ型の分布関数が形成されることがわかった。フラットトップ型の電子分布関数はこれまでの人工衛星による観測でもしばしば検出されていたが、その生成機構は明らかにされていなかった。さらに、磁気再結合現象にともう電子二流体不安定性が非線形的に発達することによって静電孤立波(ESW)が生じることも示した。

The purpose of this study is to clarify the application of the partile-in-cell (PIC) method to the lattice subdivision method (AMR) in the field of electromagnetic particle recombination and electron recombination. In the past year, the PIC method and AMR method were combined to develop two-dimensional electromagnetic particles, and the particle segmentation method was applied to the parallel transformation of particles. This year, the new two-dimensional electromagnetic particles are used in the calculation of the magnetic recombination phenomenon in a 10-fold larger scale. The following results are obtained (1)The magnetic dispersion field has a long time history and a non-linear development. The results showed that the recombination rate was higher than that of the control group, and the recombination rate was lower than that of the control group. This study shows that there is a long way to go in the field of electronic magnetism. (2)Magnetic recombination is a phenomenon that affects the transport of electrons and the regulation of the heating of electrons in the field. As a result, the background electrons are cooled, the electrons are heated, the electrons are heated, the electrons are excited, the electrons are excited, the electrons are excited. The electron distribution of the first type is related to the measurement of the second type of artificial satellite, and the generation mechanism is related to the third type of artificial satellite. The phenomena of magnetic recombination and electron two-fluid instability are observed in the presence of non-linear electrostatic solitary waves (ESW).