Theoretical explanation of the coronal heating and solar wind acceleration based on wave modeling

大きな研究課題である太陽風駆動メカニズムの解明に向け、本年度は基礎物理過程の研究を行った。太陽風の最も標準的なモデルでは、磁気流体波動の持つ運動量やエネルギーをもとに高温・高速な太陽風が形成されると考えられている。この際、特に波動のエネルギーを熱エネルギーに変換する過程において非線形過程が重要な役割を果たす。太陽表面で励起された波動が上空でどのような非線形状態に達するかが太陽風の質量・速度を決定するわけである。このように太陽風駆動において乱流の重要性が広く認識されているにも関わらず、乱流の基礎的性質の理解は未だに十分ではない。太陽風の乱流は磁場と相互作用し（磁気流体）、圧縮性が高く、非一様非等方であるため、通常の乱流理論をそのまま適用できず、その理解には直接数値計算を必要とするためである。このような研究背景のもと、私は太陽風乱流の圧縮性に注目し、その基礎物理過程を数値シミュレーションを用いて研究した。これまで多くの研究で乱流の圧縮性は無視されて来たが、速度擾乱が音速と同程度になりうる太陽風乱流では圧縮性を無視することはできない。実際数値シミュレーションの結果、これまで重要とみなされてこなかった減衰不安定(parametric decay instability)が太陽風乱流で重要な役割を果たすことを発見した。重要性とは具体的には以下のとおりである。まず太陽風中では大きな密度擾乱が生成されるが、減衰不安定により観測される性質が説明できることを示した。さらに減衰不安定を介して乱流の新たなエネルギー輸送過程（位相混合）が生じることも示した。これらの研究は二本の査読付き欧文学術誌に掲載され、海外研究会を含む多くの学会で発表し、三度の受賞につながるなど高く評価された。

大きな研究課題である太陽風駆動メカニズムの解明に向け、本年度は基礎物理過程の研究を行った。太陽風の最も標準的なモデルでは、磁気流体波動の持つ運動量やエネルギーをもとに高温・高速な太陽風が形成されると考えられている。この際、特に波動のエネルギーを熱エネルギーに変換する過程において非線形過程が重要な役割を果たす。太陽表面で励起された波動が上空でどのような非線形状態に達するかが太陽風の質量・速度を決定するわけである。このように太陽風駆動において乱流の重要性が広く認識されているにも関わらず、乱流の基礎的性質の理解は未だに十分ではない。太陽風の乱流は磁場と相互作用し（磁気流体）、圧縮性が高く、非一様非等方であるため、通常の乱流理論をそのまま適用できず、その理解には直接数値計算を必要とするためである。このような研究背景のもと、私は太陽風乱流の圧縮性に注目し、その基礎物理過程を数値シミュレーションを用いて研究した。これまで多くの研究で乱流の圧縮性は無視されて来たが、速度擾乱が音速と同程度になりうる太陽風乱流では圧縮性を無視することはできない。実際数値シミュレーションの結果、これまで重要とみなされてこなかった減衰不安定(parametric decay instability)が太陽風乱流で重要な役割を果たすことを発見した。重要性とは具体的には以下のとおりである。まず太陽風中では大きな密度擾乱が生成されるが、減衰不安定により観測される性質が説明できることを示した。さらに減衰不安定を介して乱流の新たなエネルギー輸送過程（位相混合）が生じることも示した。これらの研究は二本の査読付き欧文学術誌に掲載され、海外研究会を含む多くの学会で発表し、三度の受賞につながるなど高く評価された。