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概要

MAT TOOLBOX 2018

宇宙の環境をシミュレーションで予測する2017年9月、大規模な太陽フレアが発生し、地球環境への影響が懸念されました。太陽では日々何が起きて、地球へは何がもたらされるのか。その過程の理解と予測を目指しています。らには地球上層大気に擾乱を与え、環境変動を引き起こす場合もあります。太陽活動に起因する宇宙プラズマ環境変動を予測し、地球環境や社会インフラへの影響を評価する研究分野は、宇宙天気と呼ばれます。プラズマの階層構造階層構造とは、あるシステムに複数のスケールが層をなしている構造です。社会における階級精度や、地球大気の大小様々な渦構造、太陽系-銀河-銀河団といった宇宙の構造など、至る所で見られる普遍的な構造です。プラズマ中には、質量の大きく異なるイオンと電子が存在し、かつそれらの衝突頻度が非常に低いため、電子スケール、イオンスケール、それらを粗視化した流体スケールと、複数の時空間スケールが層をなし、各スケールが相互に作用しています。宇宙プラズマの挙動を包括的に理解するには、流体スケールの境界条件がどのように粒子スケールへ作用し、粒子スケールの現象がいか太陽全面の紫外線画像(NASA提供)。右端の明るい領域では、フレアと呼ばれる爆発現象が発生しています。宇宙天気研究我々の住む地球を囲む宇宙空間は決して真空ではなく、希薄な電離イオンと電子=プラズマで満たされています。太陽からは常に高速のプラズマの流れ=太陽風が吹き出しており、地球の固有磁場と衝突して、地球磁気圏が形成されます。太陽大気や太陽風は決して静的ではなく、その変動に呼応して地球磁気圏もダイナミックに変化し、フレアやオーロラなどの突発現象をもたらします。このような現象は時に、人工衛星の故障や宇宙飛行士の被ばく、さ流体の不安定現象として知られているケルビン・ヘルムホルツ不安定の非線形シミュレーション。24宇宙物理