より大規模で複雑なリコネクション層に見られる電子ダイナミクスの研究

在更大、更复杂的重联层中发现的电子动力学研究

• 批准号: 08J09859
• 负责人: 田中 健太郎
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Japan Aerospace Exploration Agency
• 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-08J09859/
• 关键词: 磁気リコネクション; イオンスケール電流層; 宇宙プラズマ; 粒子加速; 温度非等方性; 粒子シミュレーション; 地球磁気圏; 磁気島融合; プラズマ宇宙; 磁気圏境界面

(1)磁気リコネクションのトリガー過程の研究は過去から行われているが、未だその全貌は解明されていない。その中で、イオン温度非等方性という新しいパラメタを導入し、以下の結論を得た。(1)初期イオン温度非等方性が1.5を超える時のみ、テアリングの飽和レベルが爆発的に増加する。(2)空間3次元性はリコネクション過程を早めるだけで、飽和レベルに顕著な働きをしない。(3)磁気島中心で発達するガス圧力蓄積タイムスケールと、リコネクションフラックスの成長タイムスケールとの時間差が飽和レベルを決定づける重要な要素である。(2)磁気リコネクショントリガー後は電流層構造が大規模な時空進化を遂げ、幾つかの領域でリコネクションによる電子加速が起こると期待される。大規模な電流層で発生する磁気島融合過程を詳細に調査し、動的な磁気島融合で発生する電場が電子の相対論的加速を可能にする事を突き止めた。また、磁気島融合が多段的に促進されると、電子加速のプロセスが切り替わることを示した。この新たな加速過程は、磁気島融合の度に現れるので、磁気島融合が続く限り電子は加速し続ける事を予言した。(3)地球磁気圏境界層的な状況で発生する磁気リコネクションは、(1)境界層を跨ぐ密度ジャンプ、(2)境界層を跨ぐプラズマ流のシア、そして(3)境界面に対して垂直な向きに発生する磁場(ガイド磁場)によって特徴付けられる。これら効果の組み合わせによる効果の検証を実行した結果、プラズマ密度が非対称な系でプラズマ流のシアとガイド磁場との組み合わせがX-lineを磁気圏境界層に沿ってスライドさせる事を明らかにした。系統的な調査によって、X-lineのスライドは(1)シアの効果が卓越するときイオン流に依って規定され、(2)ガイド磁場の効果が卓越するとき電子流に依って規定されることが示された。

(1)The study of magnetic resonance process has been carried out in the past, and the whole picture has been clarified. The following conclusions are obtained: (1)The initial temperature anisotropy is 1.5 degrees C., the saturation temperature is 1.5 degrees C., and the explosion temperature is 1.5 degrees C. (2)3-D spatial transformation process: early transformation, saturation transformation and transformation (3)The time difference between the development and saturation of the magnetic island center is an important factor in determining the pressure accumulation. (2)The structure of the current layer is expected to evolve on a large scale in time and space. The process of magnetic island fusion generated by large-scale current layer is investigated in detail, and the electric field generated by magnetic island fusion and the acceleration of electron correlation are suddenly stopped. Magnetic island fusion is a multi-stage process, and electron acceleration is a multi-stage process. This new acceleration process is described in detail in terms of the degree of fusion of magnetic islands and the limitation of electron acceleration by magnetic island fusion. (3)The conditions of the boundary layer of the earth's magnetic field generate magnetic field characteristics such as: (1) the boundary layer generates magnetic field characteristics across different densities;(2) the boundary layer generates magnetic field characteristics across different densities;(3) the boundary layer generates magnetic field characteristics across different vertical directions. The results of the experiments were analyzed and compared with the results of the experiments. The results showed that the density of the samples was higher than that of the samples. The investigation results of the system, X-line model, are (1) excellent performance,(2) excellent performance, and (3) electron flow according to regulations.

项目成果

Electron acceleration via magnetic island coalescence

通过磁岛聚结进行电子加速

• 发表时间: 2009
• 期刊: Proceedings of the International Conference "Future Perspectives of Space Plasma and Particles Instrumentation and International Collaboration (印刷中)
• 作者: 篠原育;他3名
• 通讯作者: 他3名

On the peak level of tearing instability in an ion-scale current sheet: The effects of ion temperature anisotropy

关于离子级电流片中撕裂不稳定性的峰值水平：离子温度各向异性的影响

• DOI: 10.1016/j.pss.2010.04.014
• 发表时间: 2011
• 期刊: Planetary and Space Science
• 影响因子: 2.4
• 作者: K. Tanaka;M. Fujimoto;I. Shinohara
• 通讯作者: I. Shinohara

Merging of magnetic islands as an efficient accelerator of electrons

• DOI: 10.1063/1.3491123
• 发表时间: 2010-10
• 期刊: Physics of Plasmas
• 影响因子: 2.2
• 作者: Kentaro Tanaka;Tsubasa Yumura;M. Fujimoto;I. Shinohara;S. Badman;A. Grocott

Re-distribution of ion pressure tensor during explosive reconnection

爆炸重联过程中离子压力张量的重新分布

• 发表时间: 2009
• 作者: 高萩洋希・藤部聡・岩澤伸治;Kentaro G.Tanaka
• 通讯作者: Kentaro G.Tanaka

Electron acceleration at anti-X-lines during coalescence of magnetic islands

磁岛合并过程中反 X 线处的电子加速

• 发表时间: 2009
• 作者: 高萩洋希・藤部聡・岩澤伸治;Kentaro G.Tanaka;Kentaro G.Tanaka;Kentaro G.Tanaka
• 通讯作者: Kentaro G.Tanaka