電磁流体力学による太陽活動の統合シミュレーション

利用磁流体动力学综合模拟太阳活动

基本信息

批准号：
16340058
负责人：
柴田一成
金额：
$ 4.35万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、近未来の「宇宙天気予報」の基礎を築くという観点から、太陽内部における磁束浮上からフレア・コロナ質量放出、惑星間衝撃波まで含む太陽活動統合コードの開発を目的としている。平成16年度は、3年計画の初年度として、各階層の物理の解明と数値モデリングに関する研究を推進し、以下のような成果を得た。(1)浮上磁場における磁気的レイリーテイラー不安定性によるフィラメント構造の発生、および、それに伴う磁気リコネクション(Isobe et al.(2005)Nature,434、478):地球シミュレータを用いて、浮上磁場の史上最高の解像度の3次元電磁流体数値シミュレーションを行い、浮上磁場が自発的に筋状(フィラメント状)の構造を作ることを発見した。筋状構造は、浮上磁場の上部に形成された高密度層(上部が高密、下部が低密となる密度の逆転層)における磁気的レイリーテイラー不安定性が原因で発生する。また、これにともなって微細な電流シートが形成され、間欠的なリコネクションやフィラメント状のジェット噴出などが起こることもわかった。以上は、観測されている浮上磁場の筋状構造や微細フレアによる突発的なコロナ加熱を良く説明する。この成果はNatureに掲載され、新聞などのメディアでも広く報道された。(2)フレア、コロナ質量放出、および、付随する電磁流体衝撃波の数値モデリングとEIT波への応用(Chen et al.(2004),ApJ,622,1202):フレア、コロナ質量放出の数値モデリング研究の副産物として、近年、極紫外線望遠鏡(EIT)観測で発見され、その正体が謎であったEIT波の数値モデルを作るのに成功した。(3)コードの検証に必要となる、リコネクション厳密解の安定性解析(Hiroseら)、フレア観測データ解析(SakajiriらTakasakiら,Asaiら)などにおいても成果を得た。

这项研究旨在开发一个综合的太阳活动代码，涵盖从太阳内部磁通量悬浮到耀斑、日冕物质抛射和行星际冲击波的所有内容，旨在为近期太空天气预报奠定基础。 2004财年，即三年计划的第一年，我们推进了阐明各层物理和数值模拟的研究，并取得了以下成果。 (1) 由于悬浮磁场中的磁瑞利-泰勒不稳定性和相关的磁重联而产生丝状结构（Isobe et al. (2005) Nature, 434, 478）：使用地球模拟器，我们研究了悬浮磁的历史我们以最高分辨率进行了三维磁流体动力学数值模拟，发现悬浮磁场会自发地产生丝状结构。条纹状结构是由悬浮磁场上方形成的致密层中的磁瑞利-泰勒不稳定性引起的（上部密度较大、下部密度较小的密度反转层）。研究还发现，这会导致细电流片的形成，从而导致间歇性重新连接和丝状射流喷射。上述很好地解释了所观察到的悬浮磁场的条纹状结构以及微小耀斑引起的日冕突然加热。该成果发表在《自然》杂志上，并被报纸和其他媒体广泛报道。 (2) 耀斑、日冕物质抛射和伴随的磁流体动力冲击波的数值模拟及其在 EIT 波中的应用（Chen et al. (2004), ApJ, 622, 1202）：耀斑和日冕物质抛射的数值模拟研究其副产品是，我们成功创建了 EIT 波的数值模型，这种波是最近通过极紫外望远镜 (EIT) 的观测发现的，但其真实身份仍然是个谜。 (3) 在精确重连解的稳定性分析(Hirose等人)和耀斑观测数据分析(Sakajiri等人、Takasaki等人、Asai等人)中也获得了结果，这是代码验证所必需的。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A Quantitative Study of the Homologous Flares on 2000 November 24

2000年11月24日同源耀斑的定量研究

DOI：
10.1086/422862
发表时间：
2004-09-20
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
H. Takasaki;A. Asai;J. Kiyohara;M. Shimojo;T. Terasawa;Y. Takei;K. Shibata
通讯作者：
K. Shibata

Flare Ribbon Expansion and Energy Release Rate

耀斑带膨胀和能量释放率

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
影响因子：
0
作者：
Asai; A.; Yokoyama; T.et al.
通讯作者：
T.et al.

Filamentary structure on the Sun from the magnetic Rayleigh–Taylor instability

DOI：
10.1038/nature03399
发表时间：
2005-03-24
期刊：
Nature
影响因子：
64.8
作者：
H. Isobe;T. Miyagoshi;K. Shibata;T. Yokoyama
通讯作者：
T. Yokoyama

A Study of a Tiny Two-Ribbon Flare Driven by Emerging Flux

由新兴通量驱动的微小双带耀斑的研究

DOI：
10.1086/424823
发表时间：
2004-11-20
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
Takuma Sakajiri;D. Brooks;Tetsuya T. Yamamoto;D. Shiota;H. Isobe;S. Akiyama;S. Ueno;R. Kitai;K. Shibata
通讯作者：
K. Shibata

Full View of EIT Waves

EIT 波全视图