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ケルビン・ヘルムホルツ不安定を介した太陽風エネルギーの磁気圏・電離圏への輸送過程

太阳风能通过开尔文-亥姆霍兹不稳定性向磁层和电离层传输过程

基本信息

批准号：
17740324
负责人：
松本洋介
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、低緯度磁気圏境界面のモデル化を目的として3次元MHDコードの開発を行い、ケルビン・ヘルムホルツ(KH)不安定の3次元非線形発展について研究を行った。前年度までに我々はCIP法をベースとしたMHD-CIPコードを新たに開発しており、本コードをもとに数値計算を行った。その結果、KH渦の3次元構造は不安定であり、背景磁場方向への新たなモードを励起することが明らかになった。本研究ではこれを(3次元性による)2次的不安定と呼ぶ。それを理論的に理解するため、渦を1次元軸対称モデル化し、その線形応答を調べることによって渦構造の安定性について解析を行った。その結果、その最大成長率は渦回転周期の1.5倍と速く、プラズマβに弱く依存することが明らかになった。また、最大成長率を持つモードの波長はβに強く依存し、低βでは長波長モードが卓越することがわかった。本解析で得られた結果はシミュレーション結果を良く説明することがわかった。以上の解析結果を用いて、低緯度磁気圏境界への適用を試みた。その結果、得られた成長時間スケールは1分程度、また、最大成長率モードの波長は10地球半径(=6380km)程度であることがわかり、充分磁気圏で起こりうることが明らかになった(Y.Matsumoto and K.Seki, J Geophys.Res, in press.)。さらに、3次元非線形発展を長時間追い解析した結果、低β条件下においてもKH渦は崩壊し、最終的に乱流的発展することが明らかになった。これは、2次的不安定性が非線形発展し磁場の横波成分がモードカスケードした結果であることが明らかになった。本結果は、安定化に働くと思われていた強磁場中での乱流発展の可能性を示唆しており、特に、アルフヴェン速度程度で回転している系では、遠心力を通じた横波と縦波のカップリングがモードカスケードに導くことを示唆した。

In this study, the purpose of this study is to improve the performance of the three-dimensional MHD system, the three-dimensional non-uniform magnetic field (KH), the three-dimensional non-stationary phase, the third-dimensional non-stationary phase, and the third-dimensional non-stationary phase in this study. In the previous year, we did not use the CIP method to calculate the number of MHD-CIP in the first half of the year. The result of the experiment, the three-dimensional instability caused by KH, and the background magnetic field direction caused by the new background magnetic field. In this study, there were two episodes of instability. The understanding of the theory, the analysis of the first dimension is called the transformation, the shape of the answer, the creation of stability, the analysis of lines. The results show that the maximum growth rate is 1.5 times faster than that of the return cycle, and that there is a strong correlation between β and weak dependencies. The maximum growth rate is very high, while the peak growth rate is high, while the long-term wave length of low β wave is high. The results of this analysis show that the results show that the results are good. The results of the above analysis show that the low-temperature magnetic field test system is used. The result of the experiment shows that the growth time, the maximum growth rate, the maximum growth rate, the 10 radius of the earth (= 6380km), the maximum growth rate, the radius of the earth (= 6380km), the maximum growth rate, the maximum growth rate, the radius of the earth (= 10), the temperature of the earth, the radius of the earth, the radius of the earth (= 10), the temperature, the radius of the earth, the radius of the earth The results of long-term analysis of the results of the three-dimensional non-linear exhibition, the collapse of the KH under the condition of low β, and the most severe turbulence are analyzed in a long time. Two times of uneasiness, the shear wave component of the magnetic field, the shear wave component, the shear wave component, the shear wave component The results show that the possibility of turbulence in the magnetic field is greatly influenced by the results of the stabilization. the results show that the possibility of the development of turbulence in the magnetic field indicates that the speed of the magnetic field is different from that of the magnetic field. the results show that the possibility of the development of turbulence in the magnetic field indicates that the speed is different.