底部マグマオーシャンから始まる地球ダイナモの初期進化過程

从底部岩浆海洋开始的地球发电机的初始演化过程

基本信息

批准号：
21K03725
负责人：
高橋太
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

初期地球磁場の生成過程を3次元の数値ダイナモシミュレーションを用いて調査した。底部マグマオーシャンの厚さと核半径は大きく異なり、核内部からの磁気エネルギー供給がマグマオーシャンダイナモの成立に重要であると考えられている。特に、差分回転によるオメガ効果が核内部の強いトロイダル磁場の生成過程として有望であり、核内で生成される磁場の形態と強さはマグマオーシャンダイナモに大きな影響をもつと期待される。本研究では核のダイナモが双極子的対称性を持つ解と四重極子的対称性を持つ解の発生条件および、その生成維持過程をキネマティックダイナモ問題を解いて調べた。古典的な流れ場を用いた場合四重極子的解が得られなかったことから、速度場には差分回転のエネルギーと対流のエネルギーが等分配された流れを用いた。速度場を固定したキネマティックダイナモ問題で定常解の探査を行った結果、双極子的解と四重極子的解に対する臨界磁気レイノルズ数が約3倍異なることが分かった。エネルギーのスペクトル解析を行った結果、いずれの解においても軸対称トロイダル磁場が卓越し、ポロイダル磁場からの寄与は小さかった。ポロイダル磁場の生成過程について平均場理論に基づいて解析した結果、双極子的解についてはアルファ効果的過程で解釈が可能であった。一方、四重極子的解については非軸対称成分の寄与が大きいことから、簡単な平均場理論のみで解釈することは難しいことが明らかになった。

使用三维数值发电机模拟研究了初始的地球磁场生成过程。底部岩浆海洋的厚度和核半径非常不同，人们认为核内部的磁能供应对于建立岩浆海洋发电机很重要。特别是，差异旋转引起的欧米茄效应有望成为产生核内部强弹性磁场的过程，并且可以预期，核内产生的磁场的形态和强度将对岩浆海洋发电机产生重大影响。在这项研究中，我们通过求解运动学发电机问题，研究了具有偶极对称性和溶液的溶液的产生条件以及它们的形成和维护过程。由于使用经典流场时未获得四极溶液，因此，对流旋转和对流能量的能量与速度场相同分布。用固定速度场的运动发电机问题研究了稳态溶液，发现偶极子和四极杆溶液的临界磁性雷诺数差异约三倍。能量的光谱分析表明，两种溶液中的轴对称环形磁场均优异，并且螺状磁场的贡献很小。基于平均场理论的多磁场生成过程的分析表明，偶极溶液可以使用α有效的过程来解释。另一方面，由于非轴对称组件的贡献对于四极杆溶液的贡献很大，因此已经揭示出很难仅使用简单的平均场理论来解释它们。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A long-term evolution of a compositionally-driven dynamo: implications for a sudden decline in lunar paleointensity

成分驱动发电机的长期演化：对月球古强度突然下降的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
高橋太;兵藤史;金嶋聰;清水久芳;綱川秀夫
通讯作者：
綱川秀夫

Termination of a lunar dynamo inferred from compositionally-driven dynamo models

从组合驱动的发电机模型推断月球发电机的终止

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fumi Hyodo;Futoshi Takahashi;Satoshi Kaneshima;Hisayoshi Shimizu;Hideo Tsunakawa
通讯作者：
Hideo Tsunakawa

Effects of driving mode of convection on a spherical dynamo action

对流驱动方式对球形发电机作用的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Futoshi Takahashi;Hinami Taniguchi
通讯作者：
Hinami Taniguchi

On the relationship between dynamo action and symmetry properties about the equator

发电机作用与赤道对称性的关系

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
吉田圭佑;松澤暢;内田直希;高橋太
通讯作者：
高橋太

月のダイナモについて

关于月球发电机

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Keyur De;Makito Kobayashi;Trishit Ruj;Kenji Kawai,;高橋　太
通讯作者：
高橋　太

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Ultrafast terahertz response-of photo?-induced insulator to metal transitions charge ordered organic conductor α-(BEDT-TTF)_2I_3

光致绝缘体到金属转变电荷有序有机导体α-(BEDT-TTF)_2I_3的超快太赫兹响应

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
H. Nakaya

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DOI：
发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
作者：
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通讯作者：
Futoshi Takahashi

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发表时间：
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期刊：
影响因子：
0
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通讯作者：
今野紀文