宇宙線のフラクタル拡散・加速の複数衛星による観測的検証

利用多卫星观测验证宇宙线的分形扩散和加速

基本信息

批准号：
15J40063
负责人：
大塚史子
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2015
资助国家：
日本
起止时间：
2015-04-24 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J40063/
关键词：
準平行衝撃波地球フォアショック磁気流体波動ホイッスラー波動沿磁力線ビーム粒子加速・拡散高エネルギー粒子粒子拡散・加速 PIC計算高エネルギー荷電粒子古典拡散非古典的拡散地球磁気圏衝撃波上流テスト粒子計算クラスター衛星観測

项目摘要

H28年度より取り組んでいる大規模１次元全粒子(Particle-in-cell: PIC) 計算より得られた波動・粒子データを詳しく解析し、波動の時空間発展、FAB生成のプロセスや衝撃波上流における電子加速メカニズムを議論した。以下に具体的内容を述べる。まず、FAB粒子の軌道解析を行い、太陽風イオンの一部が衝撃波面で鏡面反射し、FABとして衝撃波上流へ逆走するものと、衝撃波近傍の発達した波動と衝撃波面での反射を何度か繰り返した後、FABとなるものがあることを明らかにした。次に、加速電子に対しても同様に軌道解析を行い、主として以下の３つのプロセスを経て電子が加速する様子を確認した。(1)FABによって励起された静電場構造による反射、(2)低周波波動による磁気ミラー反射、(3)ホイッスラー波動とのサイクロトロン共鳴である。特に、プロセス(3)について詳しく解析を行った。電子はピッチ角９０度を超えない範囲で、ピッチ角散乱されながら衝撃波面へ向かって加速しており、これは双方向に伝搬する波動による散乱を介した、いわゆる二次のフェルミ加速機構とは異なる特徴を示す。波動解析の結果、一方向に伝搬する低周波アルフヴェン波の急峻化によって、双方向に伝搬する高周波ホイッスラー波が生成されていることを確認した。ただし、衝撃波から遠ざかるホイッスラー波動が９割を占めた。これらホイッスラー波動と電子散乱・加速を調べるためテスト粒子解析を行い、波動の位相相関が電子加速に本質的に重要であることを明らかにした。本研究で得られた加速機構は、二次フェルミ加速よりも素早く加速でき、電子加速の新しい加速機構として期待できる。

我们已经分析了自2006年以来从大规模一维整体粒子（PIC）计算获得的波浪和粒子数据，并讨论了波浪的时空演化，FAB的生成过程以及电击波上游的电子加速度的机理。具体细节如下所述。首先，我们对FAB颗粒进行了轨迹分析，并揭示了某些太阳能离子是通过冲击波前面镜面反射的，并在冲击波的上游进行反向移动时，将其作为FABS，而另一些则重复几次以形成Fabs。接下来，以相同的方式对加速电子进行轨道分析，并且在进行以下三个过程后加速的电子主要进行。（1）由于Fab激发的静电场结构而引起的反射，（2）由于低频波而引起的磁性镜子的反射，以及（3）（3）与惠斯勒波的回旋共振。特别是，对过程进行了详细的分析（3）。电子在不超过90度的螺距角度内散射的范围内加速冲击波前，这与所谓的二次二次费米加速机制不同，这是由于在两个方向上传播的波引起的散射。通过波浪分析的结果，已经证实，由于低频alfven波在一个方向传播的低频alfven波的突然增加，已经在两个方向上传播了高频。但是，有90％的海浪是窃取冲击波的士兵。进行了测试粒子分析以研究这些惠斯勒波，电子散射和加速度，并揭示了波的相相关对于电子加速度至关重要。在这项研究中获得的加速度机制可以比二级费米加速度更快，并且可以预期是电子加速的新加速机制。