グローバルMHDモデルを用いた乱流的磁気圏描像の再現

使用全球 MHD 模型再现湍流磁层图像

• 批准号: 08J01791
• 负责人: 松本 洋介
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J01791/
• 关键词: 磁気圏グローバルMHDシミュレーション; CIP法; modified leapfrog法; モデル比較; 数値スキーム; 北向きIMF; 乱流磁気圏; グローバルMHDシミュレーション; ケルビン・ヘルムホルツ不安定; 2次的不安定; 粒子加速; 磁気乱流; プラズマ輸送; 乱流磁場

これまで開発してきたCIP法による磁気圏グローバルMHDシミュレーションモデルの検証・特性の理解をするため、他モデルとの比較を行った。比較に用いたモデルは、すでに多くの実績を有する、modified leapfrog (MLF)法をベースとしたもの(Ogino et al., IEEE TPS, 1992)である。両モデルを用いて、太陽風条件、空間解像度(グリッド数)を揃え、結果の直接比較を行った。このような磁気圏モデルの直接比較の試みは、世界で初めてになる。まず、北向きIMF時における磁気圏応答についての比較を行った。用いた太陽風パラメタは、Bz=+5nT,N=5/cc,T=2x10^5K, Vx=300km/sであり、空間解像度は1dh=0.3R_Eである。その結果、両モデルにおいて閉じた磁気圏構造が再現された。磁気圏境界は、subsolar pointでX=10R_E、terminatorでX=15R_Eに位置し、両モデルにおいて良い一致が得られた。一方で、衝撃波の形状、位置(CIP法:X=15.5R_E、MLF法:X=14R_E)に顕著な違いが見られた。また、衝撃波下流における物理量も、CIP法ではMLF法に比べて圧力が小さく磁場が強い傾向にあることが明らかになった。以上の結果から、有限差分法をベースとしたモデルでは衝撃波の取り扱いに違いがあるため、結果に顕著な差が生じることが明らかになった。したがって、モデルの妥当性を検証するためには、衝撃波捕捉法をベースとしたモデルとの直接比較が必要であるとの結論を得た。今後は、HLLD法をベースとした磁気圏モデルの結果も加え、南向きIMF時の計算も含めて検証を行う予定である。

This is the first time that CIP method has been used to compare the magnetic field characteristics of MHD with those of other magnetic fields. Compare the results of the modified leapfrog (MLF) method with those of the modified leapfrog (Ogino et al., IEEE TPS, 1992)である。For example, the use of solar wind conditions, spatial resolution, and direct comparison of results. This is the first time in the world that we have tried to compare the magnetic field directly. In the case of the North and South IMF, it is necessary to compare them with each other. With the solar wind, Bz=+5nT, N = 5/cc,T=2x10^5K, Vx=300km/s, spatial resolution 1dh=0.3R_E. The result is that the magnetic field structure is reproduced. The magnetic field boundary, subsolar point, X=10R_E, terminator, X=15R_E, position, and location are consistent. The shape and position of the shock wave (CIP method:X=15.5R_E, MLF method:X=14R_E) are different. The CIP method is smaller than the MLF method, and the magnetic field tends to be stronger. The results of the finite difference method are as follows: The validity of the shock wave capture method is proved by direct comparison. In the future, the HLLD method will be used to calculate the magnetic field and the results will be added to the IMF.

项目成果

CIP法を適用した磁気圏グローバルMHDシミュレーション

应用CIP方法的磁层全球MHD模拟

• 发表时间: 2009
• 作者: 松本洋介;関華奈子
• 通讯作者: 関華奈子

Plasma sheet changes caused by sudden enhancements of the solar wind pressure

• DOI: 10.1029/2009ja014617
• 发表时间: 2010-05
• 期刊: Journal of Geophysical Research
• 作者: Y. Miyashita;K. Keika;K. Liou;S. Machida;Y. Kamide;Y. Miyoshi;Y. Matsumoto;I. Shinohara;Y. Saito;T. Mukai

Heavy ion flux enhancement in the vicinity of the Martian ionosphere during CIR passage : Mars Express ASPERA-3 Observations

CIR 通过期间火星电离层附近的重离子通量增强：火星快车 ASPERA-3 观测

• 发表时间: 2011
• 期刊: J.Geophys.Res.
• 作者: 梅川雄一;松森信明;村田道雄;T.Hara
• 通讯作者: T.Hara

グローバルMHDシミュレーションによるKH不安定の再現

使用全局 MHD 模拟再现 KH 不稳定性

• 发表时间: 2009
• 作者: 松本洋介;関華奈子
• 通讯作者: 関華奈子

KH不安定の乱流発展に対する運動論的パラメタ依存性

KH 不稳定性湍流演化的动力学参数依赖性

• 发表时间: 2011
• 作者: Yosuke Matsumoto;Kanako Seki;松本洋介
• 通讯作者: 松本洋介