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電離圏駆動MHD不安定性がもたらす新たな磁気圏ダイナミクス理論の構築

电离层驱动MHD不稳定性带来的磁层动力学新理论构建

基本信息

批准号：
10J05197
负责人：
平木康隆
金额：
$ 1.54万
依托单位：
National Institute for Fusion Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、磁気圏・電離圏結合系におけるオーロラアークの成長を、系に固有の磁気流体力学的不安定性の非線型発展の観点から探求する。電離圏上の密度および沿磁力線電流構造として出現するアークの成長と、その非線型発展としての渦構造生成を統一的に説明することが本研究の目的である。そのための理論モデルとして、磁場閉じ込め核融合プラズマの解析に用いる簡略化磁気流体方程式を磁気圏プラズマの記述に適用するとともに、中性大気との摩擦効果を含む二流体方程式を高度積分して電離圏プラズマのモデルを設定する。こうして磁気圏・電離圏結合系モデルを構成し、3次元シミュレーションを行った。今年度の研究成果の概要を述べる。双極子磁場配位におけるアルヴェン速度の非一様性を考慮して、アルヴェン波固有モードの線型解析を行った。1-10Hz周波数帯の電離圏キャビティモードの不安定特性を詳細に押さえると共に、電離圏・磁気圏両キャビティに捕捉された"ハイブリッドアルヴェン共鳴"が励起されることを発見した。この成果をPhysics of Plasmasに発表した。次に、空間分解能を上げるため系を2次元に落とし、2場方程式を用いた非線型シミュレーションを行った。最大成長率をもったアルヴェン波固有モードを初期揺らぎとして成長させ、非一様媒質中での波の成長と非線型結合の性質を調べた。モデルを4場方程式に拡張し、アルヴェン波との結合によるスローモード成長の様子を捉えた。この成果を11th International Conference on Substorms等にて報告した。さらに、同様の設定で3次元シミュレーションを行い、アルヴェン波の非線型成長とそれに伴う渦構造の形成、初期アーク構造との相互作用について調べた。電離圏側で現れる微細構造が磁気圏側に瞬時に伝わり渦が成長する様子が捉えられた。この成果を地球電磁気・地球惑星圏学会秋期大会にて報告した。

In this study, we explore the growth and development of nonlinear instabilities inherent in magnetohydrodynamic systems. The purpose of this study is to explain the density of the ionization field and the growth of the linear current structure along the magnetic field, and the nonlinear development and generation of the vortex structure. The theoretical model of the magnetic field closure and nuclear fusion equation is used in the analysis of the magnetic field closure and nuclear fusion equation. The simplified magnetic field fluid equation is applicable to the description of the magnetic field equation. The friction effect of the neutral force is highly integrated with the two-fluid equation and the model of the ionization field equation is set. The combination of magnetic field and ionization field is composed of three dimensions. A summary of the research results of this year is described below. The non-uniformity of dipole magnetic field coordination velocity is considered, and the linear analysis of dipole wave intrinsic velocity is carried out. 1-10Hz cycle frequency band ionization frequency range instability characteristics detailed analysis, ionization frequency range magnetic frequency range capture "resonance" excitation The Physics of Plasmas was discovered. The second, spatial decomposition energy, two-dimensional, two-dimensional, classical field theory, two-dimensional, three-dimensional, three-dimensional, three The maximum growth rate is determined by adjusting the initial growth rate of the wave and the nonlinear combination of the wave in a heterogeneous medium. 4. Classical field theory is based on the theory of expansion, loss, and combination of waves. The results of the 11th International Conference on Substorms were reported. In addition, the same set of three-dimensional three-dimensional three- The fine structure on the ionization ring side and the transient structure on the magnetic ring side are detected. The results of this study were presented at the Autumn Conference of the Earth's Electromagnetic and Astronomical Society.