太陽フレア・コロナ質量放出の3次元磁気流体モデリング

太阳耀斑和日冕物质抛射的 3D 磁流体动力学建模

基本信息

批准号：
02J01862
负责人：
磯部洋明
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は3次元磁気流体シミュレーションにより太陽フレア、コロナ質量放出のメカニズムを明らかにすることである。近年の観測的、理論的研究から、フレアやコロナ質量放出に至るコロナのエネルギー蓄積と、突発的なエネルギー解放をもたらすトリガーには、太陽内部からの磁場の浮上(浮上磁場と呼ばれる)が重要な役割を果たしていることが示唆されている。このため本研究では、浮上磁場領域の大規模シミュレーションを行い、特に浮上磁場と既存のコロナ磁場の相互作用によるフレア、ジェットの発生とコロナの加熱について詳しく調べた。数値シミュレーションには、国立天文台の大型計算機の他、世界でトップクラスの性能をもつ日本のスーパーコンピュータ、地球シミュレータを用いて、これまでにない高解像度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果、浮上磁場中で磁気レイリーテイラー不安定が発達し、磁場に沿ったフィラメント構造が自発的に形成されることが分かった。これは、浮上磁場領域で観測されているアーチフィラメントと呼ばれる筋状構造に対応していると考えられる。また磁気レイリーテイラー不安定性によるフィラメント形成に伴い、浮上磁場中に細かい電流シートが数多く形成されることが示された。この電流シートが散逸してコロナを加熱すれば、極紫外線等で観測されているコロナ加熱の非一様な様子を自然に説明できる。また、浮上磁場と既存のコロナ磁場との磁気リコネクションによりフレアが発生するが、浮上磁場が磁気レイリーテイラー不安定で変形をうけているのに伴い、コロナ磁場との磁気リコネクションも非一様なパッチ状に発生することが分かった。これはフレア中の微細構造の起源を自然に説明する。以上のように、浮上磁場とフレアの構造形成を説明する新しい理論を提唱することができた。これらの成果は英国科学誌ネイチャーに発表されている。

这项研究的目的是通过三维磁体模拟来阐明太阳耀斑和电晕质量排放的机制。最近的观察性研究和理论研究表明，从太阳内部的磁场悬浮（称为悬浮磁场）在电晕能量积累中起着重要作用，从而导致耀斑和电晕质量释放，以及导致突然能量释放的触发器。因此，在这项研究中，我们对悬浮磁场区域进行了大规模模拟，特别是，由于悬浮磁场与现有的电晕磁场之间的相互作用，我们详细研究了耀斑，喷气生成和电晕加热。为了进行数值模拟，我们使用来自国家天文天文台的大型计算机以及Earth Simulator（日本超级计算机）进行了前所未有的高分辨率模拟，这是世界一流性能。模拟表明，磁性磁场在悬浮磁场中发展出来，沿磁场的细丝结构自发形成。这被认为对应于在浮动磁场区域观察到的称为丝状的条纹状结构。还已经显示，由于磁性雷利·泰勒（Taylor）的不稳定性导致细丝的形成，许多细水板在浮动磁场中形成。如果当前的纸会消散并加热电晕，它可以自然解释由极端紫外线等观察到的电晕加热的不均匀性。此外，由于悬浮磁场和现有的电晕磁场之间的磁重新连接而产生耀斑，但是由于悬浮磁场不稳定且变形，因此已经发现，与Corona磁场的磁重新连接也以非均匀的贴片样方式发生。这自然解释了耀斑中微观结构的起源。如上所述，可以提出一种新理论来解释悬浮磁场和耀斑的结构形成。这些结果已发表在《英国科学杂志的自然》中。