木星－イオ結合系におけるプラズマの角運動量輸送過程に関するシミュレーション研究

木星-木卫一耦合系统中等离子体角动量输运过程的模拟研究

• 批准号: 12J03585
• 负责人: 松田 和也
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J03585/
• 关键词: 木星-イオ結合系; 電子移流項; 磁気流体シミュレーション; イオテイルオーロラ; 電流電圧関係

木星の衛星イオは大量のプラズマを周囲に放出し、イオの公転軌道を包むようにプラズマトーラスと呼ばれるプラズマ密度の高い領域が形成されている。イオとプラズマトーラスは相互作用し、その結果、イオ付近の磁力線には沿磁力線電場が形成され、それによって加速された電子が木星に降り込み、オーロラを励起している。この電子を加速する電圧は、経度方向に対して一定であるが、一方で木星表面における電流密度は経度方向の東方向に対して減少する。この観測事実からの示唆は一般的なオームの法則では説明できない。本研究の目的は、このイオ関連オーロラの電流電圧関係のメカニズムを解明することである。我々は沿磁力線電場の起源として従来の抵抗ではなく、電子移流項が重要であると考えた。そして、電子移流項を含む磁気多流体方程式系を木星-イオ結合系に適用し、時間発展をシミュレーションした。ここで、シミュレーション空間はイオに対して経度方向の東方向の相対速度を有するとして、時間発展を経度方向の空間変動として扱った。シミュレーションの結果、沿磁力線電流密度がある一定値を超えた場合、磁気圏プロトンのイオン音波の振幅が増幅され、最終的に密度不連続に伴う電位ギャップ(以下「電子加速層」)が形成されることが分かった。電子加速層の高度は、ある釣り合いの高度に向かって変動することが分かった。また、電子加速層の電圧は電流密度の2乗に比例し、電離圏プロトン密度の2乗に反比例する。我々の研究により、イオ関連オーロラの電流電圧関係の原因は、沿磁力線電流密度と同じ割合で、電離圏プロトン密度が減少することであることが示唆された。以上の成果は学会やMatsuda et al.[2012, JGR]に公表済みである。

Jupiter の satellite イ オ は large の プ ラ ズ マ を weeks 囲 に release し, イ オ の male planning track を package む よ う に プ ラ ズ マ ト ー ラ ス と shout ば れ る プ ラ ズ マ が form high density の い field さ れ て い る. イ オ と プ ラ ズ マ ト ー ラ ス は し interaction, そ の results, イ オ paying nearly の lines に は が formed along the lines of magnetic force electric field さ れ, そ れ に よ っ て accelerate さ れ た electronic が Jupiter に drop り 込 み, オ ー ロ ラ を wound up し て い る. こ の electronic を accelerate す る electric 圧 は, 経 direction に し seaborne て certain で あ る が, one party で Jupiter に お け は る current density direction の 経 degrees east direction に し seaborne て reduce す る. <s:1> 観 the test of events is based on ら ら, which indicates で the general な 観 ム, the ム, the で, the で, and the で, な, and な. The objective of this study (<s:1>) is to clarify the ロラ relationship between <s:1> and <s:1> <s:1>, as well as the ロラ current and voltage relationship (メカニズムを). I 々 々 along the magnetic field lines, the origin of the electric field <e:1> is と て従 て従 to <s:1> resist で なく なく なく, and the electron current shift term が is important であると to study えた. そ し て, electrons flow を containing magnetic 気 む fluid equation is more を Jupiter - イ オ combining に applicable し, time 発 exhibition を シ ミ ュ レ ー シ ョ ン し た. こ こ で, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン space は イ オ に し seaborne て direction の 経 degrees east の phase velocity を seaborne す る と し て, time 発 exhibition を の 経 degrees of direction space - と し て Cha っ た. シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results, along the lines of magnetic force current density が あ る certain numerical を super え た occasions, magnetic 気 sha-lu プ ロ ト ン の イ オ ン sonic amplitude が の rights of さ れ に density, ultimately is not even 続 に with う potential ギ ャ ッ プ (hereinafter "electron acceleration layer") が form さ れ る こ と が points か っ た. The <s:1> height <e:1> and ある of the electron acceleration layer converge with the に height に of the <s:1> and change towards the する って とが and とが respectively った った. Youdaoplaceholder0, the <s:1> voltage <s:1> current density of the electron acceleration layer is 乗に in proportion to 乗に, and the プロト <s:1> density of the ionization sphere is 乗に in inverse proportion to する. I 々 の research に よ り, イ オ masato even オ ー ロ ラ の electrical 圧 masato は の reasons, along the lines of magnetic force with じ cut で, ionization current density と sha-lu プ ロ ト ン density が reduce す る こ と で あ る こ と が in stopping さ れ た. The above <s:1> results are expressed by the society やMatsuda et al.[2012, JGR]に public statement みである.

项目成果

A simulation study of the current-voltage relationship of the Io tail aurora

Io尾极光电流电压关系的仿真研究

• 发表时间: 2012
• 期刊: Journal of Geophysical Research - Space Physics
• 作者: Kimura Satoko;Akamatsu Tomonari;Dong Lijun;Wang Kexiong;Wang Ding;Shibat Yasutoki;Arai Nobuaki;松田和也
• 通讯作者: 松田和也

イオ関連木星デカメートル電波発生源の経度制限に関するシミュレーション研究

木卫一相关木星十米射电波源经度限制的模拟研究

• 发表时间: 2012
• 作者: Okuyama J.;Noda T.;Kimura S.;et al.;松田和也
• 通讯作者: 松田和也

イオテイルオーロラにおける電流-電圧関係に関するシミュレーション研究

Eotail极光电流电压关系仿真研究

• 发表时间: 2012
• 作者: Akamatsu T.;Ura T.;Sugimatsu H.;Bahl R.;Behera S.;Panda S.;Khan M.;S. K. Kar;C. S;Kar;Kimura S.;Sasaki-Yamamoto Y.;Y. Yamaguchi;松田和也
• 通讯作者: 松田和也