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概要

MAT TOOLBOX 2018

太陽大気太陽は、それ自体がプラズマの塊です。可視光で見える太陽の縁のさらに外には、極めて希薄で高温のプラズマが層をなしています。これが太陽大気(コロナ)です。Keywords太陽フレアやオーロラの原因である磁気リコネクションの第一原理シミュレーション。左上が温度、挿絵は実際のフレアのX線観測画像。左下がイオンの流れ、右下が電子の流れを表します。フレア太陽大気では時々、あらゆる波長で観測される突発的な増光現象が観測されます。これがフレアと呼ばれる現象で、一般の恒星でも観測されます。ブラソフシミュレーション粒子の位相空間分布の時間発展を記述する偏微分方程式(ボルツマン方程式)の衝突項をゼロとしたブラソフ方程式の解を数値的に求める手法です。にして流体スケールまで発展し、再び流体スケールから粒子スケールへとスケールダウンし…と言った具合に、スケール間結合を明らかにする必要があります。磁気流体力学シミュレーション宇宙プラズマの階層構造のうち、最も大きなスケールの記述に適したモデルが磁気流体力学です。これは、通常の流体力学方程式に、ローレンツ力とマクスウェル方程式を追加したものです。流体力学方程式と同様に、極めて非線形な方程式系のため、その挙動の予測には数値シミュレーションが威力を発揮します。本研究では、数値流体力学の技術を活かして、高精度の磁気流体力学シミュレーションを開発し、宇宙環境で発生しているダイナミックな現象の解明を目指しています。第一原理シミュレーション磁気流体力学では、粒子性に起因する物理=運動論効果を厳密に取り入れることが出来ません。衝突頻度が低い宇宙プラズマでは、様々な運動論効果が複雑に発生し、最終的には大きなスケールでの運動量・エネルギーの交換や散逸も担うと考えられているため、スケール間結合の解明には粒子性を考慮できる第一原理シミュレーションが必要不可欠です。本研究では、無衝突系の第一原理シミュレーション手法であるブラソフシミュレーションの高精度手法を開発し、プラズマ素過程へと適用しています。また、筑波大学との共同研究により、共通の方程式系である無衝突重力系にも適用しています。簑島敬Minoshima Takashi役職研究員E-mail minoshim@jamstec.go.jp所属学会地球電磁気・地球惑星圏学会、日本天文学会専門分野宇宙プラズマ物理学MAT Toolbox 2018 25