Understanding and realization of advanced prediction for solar explosions with the integrated model including from stellar convection zone to interplanetary space

从恒星对流区到行星际空间的综合模型对太阳爆炸高级预测的理解和实现

• 批准号: 21H04492
• 负责人: 草野 完也
• 金额: $ 22.46万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04492/
• 关键词: 太陽; ダイナモ; フレア; CME; シミュレーション; 太陽対流層; 宇宙天気; 予測; 太陽; ダイナモ; フレア; CME; シミュレーション; 太陽対流層; 宇宙天気; 予測

太陽フレアやコロナ質量放出（CME）などの太陽面爆発現象は太陽内部（対流層）でのダイナモ過程で生成された磁束が太陽表面を貫いて黒点を形成した後、太陽大気中で不安定化する結果として発生する。さらに、太陽面爆発は地球の電磁気圏のみならず人工衛星や電力網など現代社会を支える基盤にも多大な影響を与える。しかし、太陽内部・太陽大気・惑星間空間の領域間では物理変数とスケールの著しい乖離があり、観測可能な情報にも大きな隔たりがあるため各領域の研究は分断されている。その為、太陽ダイナモと太陽フレアの物理的連関は未解明である。また、太陽表面で発生するフレアとその遥か上空におけるCMEの形成と運動の関係も十分に理解できていない。すなわち、太陽と太陽圏を包括したシステムにおける太陽面爆発現象の全体像を捉えることは未だできていない。このため、①太陽フレアの原因となる磁束は太陽内部（対流層）でどのように形成されるのか？②対流層における磁束形成から太陽表面での黒点の成長進化に至るどの段階でフレア発生は決定づけられているのか？③惑星間空間におけるCMEの性質は太陽フレア及びその原因となる太陽内部ダイナミクスとどのように関係しているのか？④太陽恒星フレアの一般的性質である規模と頻度のべき乗則の原因は何であるか？⑤何が太陽恒星フレアの最大エネルギーを決めるのか？発生可能な最大の太陽面爆発現象はどのようなものか？という学術的「問い」はいずれも未解決である。本研究ではこれらの問いを解決するため、研究代表者が世界に先駆けて実現した太陽フレア物理予測スキーム（κスキーム）を軸に、太陽対流層の対流・ダイナモシミュレーションモデル、太陽活動領域モデル、惑星間空間モデルなど我々が開発した先進モデル群を相互に連結すると共に、精密観測とモデルの比較実証を通して太陽・太陽圏を包括した爆発現象の全体像を初めて明らかにする。

太阳爆炸现象，例如太阳耀斑和电晕质量发射（CME），是由于在太阳内部（对流层）中产生的磁通量导致的磁通量（对流层）穿透了黑子表面并在太阳大气中破坏稳定。此外，太阳爆炸不仅对地球的电磁球有重大影响，而且对支持现代社会的基础，例如卫星和电网。但是，物理变量与太阳大气层，太阳大气和行星际空间之间的尺度之间存在显着差距，并且可观察到的信息差距很大，因此对每个区域的研究都存在。因此，尚未澄清太阳能发电机和太阳耀斑之间的物理连接。此外，尚未完全理解太阳能表面上产生的耀斑与CME在其上方的CME的形成和运动之间的关系。换句话说，在包含太阳和地球层的系统中，尚无可能捕获太阳爆炸现象的整体情况。因此，1）如何在太阳内部导致太阳耀斑的磁通量（对流层）？ 2）从对流层中磁通量的形成到太阳系表面上的黑子的演变，确定了哪些阶段？ 3。星际空间中CME的性质与太阳耀斑和构成内部太阳动力学有关？ ④规模和频率的权力定律的原因是什么，这是太阳星耀斑的一般性质？ ⑤是什么决定了太阳星耀斑的最大能量？最大的太阳爆炸现象是什么？所有这些学术问题尚未解决。为了解决这些问题，这项研究的重点是首席研究员首先在世界上实现的太阳耀斑物理预测方案（κ方案），并联系了我们开发的先进模型，包括对流和太阳能对流层，太阳能活动区域模型的对流和动力学模型，以及通过固定图像的整体图像，我们将阐明固定图像的整体图像，并阐明固定图像。模型的观察和比较演示。