非対称磁気リコネクション磁気流体モデルの観測的実証

非对称磁重联磁流体动力学模型的观测演示

基本信息

批准号：
21K03645
负责人：
近藤光志
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Ehime 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

1.　二次元非対称磁気リコネクション数値計算の総括　二次元非対称磁気リコネクションの数値計算結果をより一般的な磁場の非対称性とシア磁場を共に考慮した物理環境において総括した。主な具体的な成果として、１）プラズモイド前面に形成される衝撃波は、磁場非対称度とシア角度に大きく依存し、一定の大きさ以上になると形成されなくなる。２）プラズモイドは電流層に対して非対称に形成され、より長い側のプラズモイドに接触不連続面が形成される。３）磁気リコネクション率の磁場非対称度およびシア角度依存性を明らかにした。2.　GEOTAIL衛星データを用いた昼側地球磁気圏境界環境の時空間変動の調査　簡単のため計算領域全体に等温仮定を主に用いてきたが、典型的な磁気シースプラズマは低温高密度であることが知られている。より現実的な環境に適用するため、GEOTAIL衛星の観測データを用いて非対称磁気リコネクション環境の時空間変動を調査した。その結果、短期的な変動と変動幅の東西方向の依存性を示した。3.　THEMIS衛星データを用いた昼側地球磁気圏境界における非対称磁気リコネクション構造　数値計算結果を検証するため、磁気圏境界層内の観測を行うのに十分な時空間解像度を持つTHEMIS衛星群の観測データを用いた。リコネクションジェットを観測したイベントを同定し、磁場反転時刻を基準にすることで、リコネクション構造内の衛星の通過領域を特定することに成功し、逆に言えば、数値計算結果の検証を行うことに成功した。4.　三次元非対称磁気リコネクション数値計算　三次元数値計算では、現実に近い有限長の磁気リコネクション線を取り扱うことができる。この有限長の効果により、初期電流層プラズマから構成されるプラズモイドコアとそれを覆うプラズモイドの拡がりの違いを示し、二次元計算では説明できなかった観測特徴を説明することに成功した。

1.二维不对称磁重联数值计算总结二维不对称磁重联数值计算结果总结在考虑了更一般的磁场不对称性和剪切磁场的物理环境中。主要具体结果是： 1）等离子体团前表面形成的激波高度依赖于磁场不对称程度和剪切角，当尺寸超过一定程度时不再形成。 2)等离子体团相对于当前层不对称地形成，并且在等离子体团的长边上形成接触不连续性。 3）我们阐明了磁重联率对磁场不对称性和剪切角的依赖性。 2.利用GEOTAIL卫星数据研究地球磁层边界环境的时空波动为了简单起见，我们在整个计算域中主要采用等温假设，但需要注意的是，典型的磁鞘等离子体是低温且不稳定的。高密度是众所周知的。为了将其应用到更真实的环境中，我们利用 GEOTAIL 卫星的观测数据研究了非对称磁重联环境中的时空变化。结果显示短期波动和波动宽度具有东西向依赖性。 3 利用THEMIS卫星数据研究地球磁层边界的日侧磁重联结构为了验证数值计算结果，使用了具有足够时空分辨率的THEMIS卫星星座的观测数据来进行磁层边界层内的观测。通过识别观测到重联射流的事件，并以磁场反转的时间为参考，我们成功识别了卫星在重联结构内的过境区域，反之，我们验证了数值计算结果。这是非常成功的。 4.三维非对称磁重联数值计算在三维数值计算中，可以处理接近实际的有限长度的磁重联线。由于这种有限长度效应，我们展示了由初始电流层等离子体组成的等离子体核心和覆盖它的等离子体核心的扩散差异，并成功解释了二维计算无法解释的观测特征。