太陽面爆発現象における速い磁気リコネクション発生機構の研究

太阳爆炸现象中快速磁重联机制研究

• 批准号: 15J02548
• 负责人: 高橋 卓也
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J02548/
• 关键词: 太陽フレア; コロナ質量放出; 磁気リコネクション; 電磁流体力学; プラズマ; スーパーフレア; 宇宙天気; 乱流; プラズモイド

申請者は、太陽面上の爆発現象（太陽フレア）のエネルギー解放過程から、宇宙プラズマ擾乱（宇宙嵐）の形成に至るまでを記述する理論的基礎の確立を目指して研究を進めた。当該年度においては、主に以下の三点の成果を上げた。（１）３次元電磁流体シミュレーションを用いた太陽フレアの再現と、エネルギー解放に伴う乱流構造の解析、（２）太陽フレアに伴う太陽コロナ中の衝撃波とプロミネンス（重いプラズマ）の相互作用の力学過程の解明、（３）巨大フレアとそれに伴うコロナ質量放出の形成・伝搬に関する新しい描像の提出、の三点である。まず、（１）では、太陽フレアにおけるプラズマ噴出運動と、そのエネルギー解放を担う「磁力線つなぎかえ」の力学過程を世界最高分解能の三次元電磁流体数値シミュレーションを用いて再現した。その結果、磁力線つなぎかえの現場で自発的に形成される様々な乱流構造や流体不安定性が、エネルギー解放の間欠性や準周期的振る舞いに重要な役割を担うことを、世界で初めて指摘した。次に、（２）では、太陽フレアに伴うコロナ中の衝撃波と、太陽プロミネンスと呼ばれる重いプラズマの相互作用の素過程を再現する三次元電磁流体シミュレーションを行い解析を行った一方で、その力学過程を表現する解析モデルを作り、数値シミュレーションの結果をよく再現することを確かめた。そこで得た結果を踏まえて観測データを再解析することによって、それまで直接観測が非常に困難であったコロナ中の衝撃波物理量について、定量的な議論をする土台を得た。最後の（３）では、太陽フレアの規模と、それに伴うプラズマ噴出（コロナ質量放出）の質量・速度の関係を記述するスケーリング則を導き、統計観測によって裏付けた。また、コロナ質量放出が惑星間空間を伝播する過程を記述する解析モデルを作成した。以上により、太陽フレアと宇宙嵐をつなぐ理論的基礎を得た。

The applicant intends to establish the theoretical basis for the development of the solar explosion phenomenon (solar explosion), the formation of the cosmic disturbance (cosmic haze), and the development of the research. When the year is over, there are three main achievements. (1) The reconstruction of the solar wave and the analysis of the turbulent structure associated with the release of the solar wave in the application of the three-dimensional electromagnetic fluid;(2) The explanation of the mechanical process of the interaction of the shock wave and the release of the solar wave in the application of the solar wave;(3) The formation of the mass release associated with the giant electromagnetic fluid; and (4) The proposal of the new three-point description. The mechanical process of "magnetic line" is the world's highest decomposition energy three-dimensional electromagnetic fluid numerical value, which is reproduced in the middle of the world. As a result, magnetic force lines are formed in situ, turbulence structures are formed, fluid instability is generated, and intermittent oscillation is released. 2) The interaction of the shock wave and the solar wave in the electromagnetic fluid is reproduced. The three-dimensional electromagnetic fluid is analyzed and the mechanical process is represented. The numerical value is reproduced. It is very difficult to measure the physical quantity of shock wave directly and quantitatively. Finally (3), the relationship between mass and velocity of solar emission is described, and statistical measurement is carried out. A description of the process of mass emission and inter-satellite space propagation is given. The foundation of the above theory is obtained.

项目成果

SCALING RELATIONS IN CORONAL MASS EJECTIONS AND ENERGETIC PROTON EVENTS ASSOCIATED WITH SOLAR SUPERFLARES

• DOI: 10.3847/2041-8205/833/1/l8
• 发表时间: 2016-11
• 期刊: The Astrophysical Journal Letters
• 作者: Takuya Takahashi;Yoshiyuki Mizuno;K. Shibata

Energetics study on flux rope eruption driven by magnetic reconnection in turbulent current sheet

湍流片磁重联驱动磁绳喷发的能量学研究

• 发表时间: 2016
• 作者: 高橋卓也;柴田一成
• 通讯作者: 柴田一成

Shock-Cloud Interaction in the Solar Corona

日冕中的冲击云相互作用

• DOI: 10.3847/1538-4357/aa5c39
• 发表时间: 2017
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Watanabe;Y.;Yamada;H.;Mine;T.;Kawamura;Y.;Nishihara;G. N.;Terada;R.;渡邉裕基，Gregory N. Nishihara，寺田竜太;渡邉裕基，森川太郎，三根崇幸，川村嘉応，伊藤史郎，Gregory N. Nishihara，寺田竜太;渡邉裕基，Gregory N. Nishihara，寺田竜太;高橋卓也
• 通讯作者: 高橋卓也

CMEs of solar superflares

太阳超级耀斑的日冕物质抛射

• 发表时间: 2016
• 作者: 高橋卓也;柴田一成;高橋卓也
• 通讯作者: 高橋卓也

The estimation of CME speed and SEP flux associated with solar superflares

与太阳超级耀斑相关的 CME 速度和 SEP 通量的估计

• 发表时间: 2016
• 作者: 高橋卓也;柴田一成;水野義之
• 通讯作者: 水野義之