計算機シミュレーションによる木星電離圏・熱圏・磁気圏結合電流に関する研究

利用计算机模拟研究木星的电离层、热层和磁层耦合电流

基本信息

批准号：
07J01316
负责人：
垰千尋
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

木星熱圏大気運動・電離圏伝導度及び磁気圏プラズマ対流を同時に解くモデルを開発し、電流構造および領域間相互作用による電流系への効果を明らかにした。オーロラ電子降込による大気加熱・電離を含めて中性大気運動および電気伝導度を求める。得られた大気運動・伝導度と、磁気圏プラズマの共回転速度からの遅れのため電離圏に印加される電場から、電流分布を導出する。この電流の収束・発散から沿磁力線電流量を求め、磁気赤道面の動径電流の加速効果を含む磁気圏プラズマ運動を同時に解く。沿磁力線電流および極域電場を更新させて、熱圏・電離圏・磁気圏間の相互作用を扱う。この新たに開発したモデルを用い、以下の課題に取り組んだ。1.熱圏大気運動による結合電流構造への効果熱圏中性大気は、磁気圏・電離圏からの影響を大きく受けつつも、高速自転に起因するコリオリ力等に拘束される。この大気運動が、結合電流分布を変えることを初めて示した。中性大気運動の効果によって、オーロラ領域の電流が30%変わりうる。また、この大気運動効果の90%以上が熱圏高度300-700kmで決定付けられることが明らかになった。本研究で採用した電離圏密度および電気伝導度の導出方法により、従来の電流モデルを用いた研究に比べて、外側境界における電流値を仮定せずに、閉じた系内で電流分布を導出することができる。2.太陽紫外線がもたらす電流系の周期変化と特徴抽出太陽紫外線の日変化に応じて電気伝導度が変化し、その結果、流れる電流量、さらに電気伝導度が変化することにより、沿磁力線電流量は日変化を示す。FAC時間変化に対し、磁気赤道プラズマ密度は系の慣性を担い、プラズマ質量フラックスは磁気赤道プラズマ加速領域および昼側FACの最大値を制限することを示した。さらに、これらの数値計算および理論式から、FAC絶対値の惑星自転角速度依存性を始めて示すことができた。

我们开发了一个模型，该模型同时解决了木星的热层大气运动，电离层电导率和磁层等离子体对流，并阐明了当前结构和区域间相互作用对当前系统的影响。确定中性大气运动和电导率，包括由于Aurora电子分解而导致的大气加热和电离。电流分布源自获得的大气运动和电导率，并且由于磁层等离子体的联合旋转速度延迟，将电场应用于电离层。沿线的磁场电流量取决于该电流的收敛性和发散，并同时求解磁层等离子体运动，包括磁性赤道平面中径向电流的加速效应。更新了磁线电流和极性电场，以处理热层，电离层和磁层之间的相互作用。使用这个新开发的模型，我们解决了以下问题：1。对热层大气运动引起的耦合电流结构的影响，热层中性大气受磁层和电离层的影响很大，但也受到高速旋转造成的Coriolis部队等的限制。首次显示这种大气运动以改变耦合电流分布。中性大气运动的影响可以将极光区域的电流改变30％。还揭示了超过90％的大气运动效应在300-700公里的热圈高度上确定。与使用常规电流模型相比，本研究中采用的电离层密度和电导率推导方法允许在封闭系统内得出电流分布，而不假设外界的电流值。 2。根据太阳紫外线射线的每日变化，由太阳紫外线射线产生的电流系统的循环变化，并提取了当前系统产生的当前系统，从而导致电流流动量的变化以及电导率的进一步变化，从而导致磁场电流沿强力变化。结果表明，在响应FAC时间变化时，磁赤道等离子体密度带有系统的惯性，并且血浆质量通量限制了磁赤道血浆加速度区域和日间FAC的最大值。此外，这些数值计算和理论方程式使我们首先证明了绝对FAC值的行星旋转角速度依赖性。