Bursty bulk flow生成に関する理論モデル

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Transcript Bursty bulk flow生成に関する理論モデル

Bursty Bulk Flow 生成に関する
理論モデル
町田 忍
京都大学大学院理学研究科
地球惑星科学専攻 地球物理学教室
太陽惑星系電磁気学講座
BBFの例(1)
BBFの例(2)
電気的等価回路
L/2
Earth
R
L/2
Vx
z
x
C
y
Formulation (1)
1



Jy : LJy  RJy  Jy  0
C
Jy (t )  Jy 0e
Vx (t ) 


sin     t  x / Vf ,  

A
 
2
2
e

 A  Jy 0 Bz 0 / m N0, x(t ) 
1
1 
,   
RC 
LC

cos     cos  V 0
  arctan /  
A
A cos



e
sin


2


sin
2


  V 0t  x 0
2
2
 
2   2


Formulation (2)
B
   E , E  V  B t
Bz
Ey

  
  VxBz 
t
x
x
Bz 

 BzVx   0
t x
N 
  NVx   0 t x
Bz Bz 0
 
 const.
N N0
dV
mN
 J  B  P
dt
dVx
P
mN
 JyBz  dt
x
dVx
Bz 0
1 P

Jy 
dt m N0
m N x
Standard Model
ω= π
γ= 0.2
A=4
Vf = 5
Time
Time
ω- Dependence
Time
Time
ω=π
ω = 2π
γ-Dependence
Time
Time
γ= 0.05
γ= 0.2
γ= 0.8
Amplitude-Dependence
Time
Time
A=2
A=4
A=8
Vf-Dependence
Time
Time
Vf = 2.5
Vf = 5
Vf = 10
Time Travel Curves
X X 

f   
V V 
f 
 t
1
f
f
Vt
1
Vf
X
f 
 Vt



J yo Bz 0 
A
Vt 
 2

2
2
2
 
m N0 2   2
 
A cos 


Analytic Solutions for Magnetic Field (Bz)
and Flow Velocity (Vx)
Bz 0
Bz ( x , t ) 
A
1
e   cos     cos
V f 2   2

Vx( x, t ) 

A
2   2
 e
 

cos     cos  V 0 1
X
 
,   t 
1  Vt / V f
Vf
Fitting by Analytical Solutions
 Vt  2
T  1  
 V  
f 

J yo Bz 0

2
1 
Vt 

,


,


2
2
m N0   
RC 
LC

Bz 0
Bz ,max 
A

1
1  e (  / )  
2
2
V f (   )

Time

Vx , max 
A
1  e (  / )   V 0 2
2
 



1
X
  
,   t 

1  Vt / V f
Vf

Time




G -Dependence
Time
Time
G = 0.25
G = 0.5
G = 1.0
まとめ
•
•
•
•
BBFの特徴を電気的な等価回路を用いたモデルで説
明することを試みた。
磁力管の運動を求め、それを基にBBFの磁場(プラズ
マ密度)、流速の変動をテスト粒子計算および解析的
な計算によって求めた。
これまでに、各種パラメタ(ω,γ, A, Vf など)に対する依
存性を調べ、特に、 初期電流の強さに関連した係数 A,
変動のフロントが伝わる速さ Vf によってBBFの周期や
変動幅が大きく変化することを見いだした。
今回、圧力勾配の効果を調べたが、本質的にBBFの
周期や変動幅を大きく変えることは予想されないという
結論を得た。
実際のパラメター(ω,γ)に関して
8
l
3

10
 1  RC  0.03
 0.03
 180sec
6
12
 0VA P
1.2 10 10  0.4
1
l
0.4  3 108


 120sec
   LC  0.4
6
VA
10
 2 