局所構造を含む宇宙プラズマMHD乱流:起源、統計解析、粒子輸送

空间等离子体 MHD 湍流，包括局部结构：起源、统计分析、粒子输运

• 批准号: 06J09778
• 负责人: 成行 泰裕
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J09778/
• 关键词: 太陽風; 磁気流体波; 運動論; 非線形波動; 乱流; 宇宙プラズマ; 磁気流体波動; 局所構造; 高ベータプラズマ; 統計解析

本研究は、宇宙プラズマ中のMHD乱流に関する非線形発展、及びプラズマ粒子の運動論的効果を考慮した理論・シミュレーションによる解析を行い、衛星データ解析結果を解釈するための基礎的知見を得ることを目的としている。今年度は、太陽風中において最も重要な磁気流体波動である、大振幅の平行伝播アルフヴェン波の非線形発展に関する研究を、実際の太陽風中におけるアルフヴェン波の性質(高ベータプラズマ中、非単色など)に着目して行い、前年度に引き続き以下のような新たな知見を得た。○プラズマが高ベータである地球近傍において本質的に重要となる、有限イオン温度効果(イオンランダウ減衰、有限ラーマ半径効果)を含むアルフヴェン波のパラメトリック不安定性の線形分散関係式を導出し、無衝突減衰が有効でないアルフヴェン波の不安定性にも有限のイオン温度効果が本質的な寄与をすることを明らかにした。さらに、ハイブリッドシミュレーションを用いて、理論の妥当性を検証し、有限イオン温度効果が実際の太陽風中においては線形分散関係式で予測されるよりもさらに重要であることを示した。○実際に宇宙空間で観測される波動を想定した非単色アルフヴェン波の非線形発展についての数値実験を行い、磁場の変調により励起される有限振幅の縦波が「非線形的な」変調不安定を駆動することを示した。また、実際の太陽風中で確認されているような有限の位相相関(局所構造)がそれらの非線形的に駆動される不安定性によって生成され得ることを指摘した。さらに、上記の有限イオン温度効果を考慮した場合に、この駆動型の変調不安定性がアルフヴェン波の減衰に極めて大きな役割を果たすことを示した。このことにより、これまでの太陽風アルフヴェン波の理論と観測との間にあった矛盾の一部が解決されたといえる。

This study considers the theoretical and analytical results of the nonlinear evolution and kinetic theory of MHD turbulence in the universe, and the fundamental knowledge of the satellite analysis results. This year, the study of the nonlinear development of the most important magnetohydrodynamic ratios, large-amplitude parallel propagation waves, and the properties of the actual solar wind waves (high-amplitude, medium-and non-uniform) have been focused on, and new insights have been obtained in the previous year. A linear dispersion relation of wave instability is derived, and a conflict-free attenuation is derived. A finite temperature effect is derived, and a finite temperature effect is derived. In this paper, the theoretical validity of the theory is proved, and the finite temperature effect is proved to be the linear dispersion relation in the real solar wind. In practice, the outer space is characterized by a constant amplitude, a non-linear amplitude, and a magnetic field. In the solar wind, it is confirmed that the finite phase correlation (local structure) is generated by the nonlinear instability. In this paper, the finite temperature effect is considered, and the dynamic instability is shown. A part of the contradiction between the theory of solar wind and the measurement of solar waves is solved.

项目成果

太陽風中の非単色アルフヴェン波のパラメトリック不安定性

太阳风中非单色阿尔文波的参数不稳定性

• 发表时间: 2007
• 作者: 成行泰裕;羽田亨;坪内健
• 通讯作者: 坪内健

Magnetohydrodynamic parametric instabilities of parallel propagating incoherent Alfven waves

平行传播非相干阿尔文波的磁流体动力学参数不稳定性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Earth, Planets and Space 59
• 作者: Y.Nariyuki;T.Hada
• 通讯作者: T.Hada

準平行伝播Alfven波の減衰過程と磁場揺らぎ密度揺らぎ相関

准平行传播阿尔文波的衰减过程与磁场涨落密度涨落相关性

• 发表时间: 2006
• 期刊: SGEPSS波動分科会予稿集 WAVE12
• 作者: 成行泰裕;羽田亨
• 通讯作者: 羽田亨

Remarks on nonlinear relation among phases and frequencies in modulational instabilities of parallel propagating Alfvén waves

• DOI: 10.5194/npg-13-425-2006
• 发表时间: 2006-08
• 期刊: Nonlinear Processes in Geophysics
• 影响因子: 2.2
• 作者: Y. Nariyuki;T. Hada

STP「理論」研究の今後について:非線形Alfven波の研究を通して

STP“理论”研究的未来：通过非线性阿尔文波的研究

• 发表时间: 2007
• 作者: Y. Nariyuki;and T. Hada;成行泰裕
• 通讯作者: 成行泰裕