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

基本信息

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

项目摘要

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，例如太阳火光和电晕质量释放（CME），在太阳大气中在太阳中产生的磁通量在太阳内部产生的磁通量（反电流层）在太阳表面形成了黑点。结果，它发生了。此外，太阳爆炸不仅对地球的电磁区域产生了巨大影响，而且对支持现代社会的基础，例如人造卫星和电力网络。但是，每个区域的研究都在太阳的内部，太阳大气和行星空间的区域空间之间进行了分配，并且物理变量与尺度之间存在显着差异，可观察的信息具有很大的信息差距。因此，太阳能发电机和太阳耀斑之间的物理联系被揭开。此外，我们不完全了解太阳表面上产生的耀斑与CME形成与远远上方的运动之间的关系。换句话说，在覆盖太阳和太阳球的系统中，尚未捕获太阳爆炸现象的全部图像。因此，（1）如何导致太阳耀斑的磁耀斑形成太阳的内部（反流层）？（2）在哪个阶段，耀斑是从抗流层中的磁通量形成到太阳表面上黑点的生长演变的？（3）CME在互换空间中与太阳耀斑及其内部动力学有关的性质如何？ ④太阳恒星耀斑的一般性质是什么？ ⑤是什么决定了太阳恒星耀斑的最大能量？可能发生的最大太阳爆炸现象是什么？学术“问题”没有解决。在这项研究中，为了解决这些问题，研究代表是世界上第一个太阳物理预测方案（κ方案），太阳能分层的动力学模拟模型，太阳活动区域和行星。结合了我们开发的高级模型的爆炸现象的整个图像，例如空间模型，并通过精确的观察和比较来转换太阳和太阳球。