Transcript スライド - 東京大学

太陽シミュレーション研究会
2006年6月14・15日 本郷
リコネクション・フレア後期
横山 央明
（東京大学地球惑星）
フレアの磁気リコネクションモデル
• Carmichael (1964); Sturrock (1966);
• Hirayama (1974); Kopp & Pneuman (1976)
（Ohyama&Shibata 1996）
（Tsuneta et al. 1992）
（Masuda et al. 1994）
リコネクション流入流の観測
Yohkoh/SXT
Yokoyama et al. (2000)
SOHO/EIT
流入流の観測
J. Lin et al. (2005)
• MA=0.01-0.23
太陽風中のリコネクション
Phan et al. (2006 Nature)
• MA=0.03
最近の理論・シミュレーション研究
• 3次元リコネクション
• ミクロマクロ相互作用（杉山・草野）
• 「乱流」（Lazarianほか）
• 相対論 渡邊・横山
• 解析的研究 新田
• 運動論リコネクション 多数
3次元リコネクション
• Ugai & Shimizu (1996) 拡散領域の空間サイズが、電流に沿った方
向にある程度あれば2次元と同じ結果
• Linton & Priest (2003) パッチーリコネクション
最近の理論・シミュレーション研究
• 3次元リコネクション
• ミクロマクロ相互作用（杉山・草野）
• 「乱流」（Lazarianほか）
• 相対論効果 渡邊・横山
• 解析的研究 新田
• 運動論リコネクション 多数
空間スケールのギャップ
• プラズマミクロ過程による抵抗が効く
空間スケール
d = ri ~ 10 m
d; 電流シートの厚み
ri ; イオンLarmor半径
• フレアの空間スケール
– 104 –105 km
• 106から107ものギャップ！
– 安定であるとは考えがたい
フラクタル電流シート
• Tajima & Shibata (1997)
「大域的電流シート」
>1 km
~104 km
• 実現可能性？
~10 m
横山（2001） 初期状態
• 磁場ベクトルポテンシャルに有限擾乱を与える。
 B / B 0  O (1 . 0 )
t=0
z
y
x
Bx
結果
t=40
z
y
x
ムービー
研究の最終目標
• 磁気流体シミュレーションで磁気乱流リコネクショ
ンを実現し物理を調べる。
現在の研究
• 3次元シミュレーション
• 反平行磁場に、有限ランダム擾乱を初期に
与えて、その後の経過を見る。
エネルギー解放率の時間変化
 B ptb / B  0
dE mag
dt
 B ptb / B 0  1 . 0
Time
• エネルギー解放率は、擾乱の影響をあまり受け
ない。少し小さくなる。
「乱流」リコネクション
田沼他（2001）
ティアリング不安定のくりかえしによる、
非定常的リコネクション
電流シートの厚み
研究ネタ提案 ：乱流リコネクション
• 3次元化
• 長時間計算 準定常的なリコネクションレートの定
量化
• 外部擾乱の付加 磁気中性点をつらぬく縦磁場
上を伝播するAlfven波の影響
Nagashima & Yokoyama (2006 ApJ)
リコネクションレート
method 1 の結果について。
× X class
△ M class
Petschek
model
□ C6-C9
(fitting)
仮定：
B cor
B

M
 0 .3
B ph
η：Spitzer抵抗
T  10 K
7
磁気
Reynolds数
Rm 
vA L

A
 Rm
 0 .8
「乱流」的拡散の観測
拡散領域や衝撃波など
の拡散構造の厚みの
観測
ミクロ物理が効いてい
るとすると数メートル
乱流なら100km？？
研究ネタ提案 そのほか
• 物理過程の付加
– 放射冷却効果
– 粒子加速過程（経験的モデルによる）
• 大bリコネクション 光球への応用
太陽フレアの磁気リコネクションモデル
Carmichael (1964); Sturrock (1966);
Hirayama (1974); Kopp & Pneuman (1976)
時間発展
研究ネタ フレア後期について
• 高解像度計算
– フレアループの冷却（ポストフレアループ）
– リコネクションの継続・終了
• 粒子加速過程（経験的モデルによる）
– Fisher et al. (1985) 厚い標的モデルによる非熱
粒子によるエネルギー注入の2次元・3次元版
– うまくいったら増田硬X線源や、ループ頂上のライ
ン幅増大（Mariska & McTiernan 1999 ようこう
BCS観測）について、なにか言えるかも。
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計算モデル
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• 3次元抵抗ありMHD
• プラズマ b  0 . 3
C A / CS  2
• 磁気Reynolds数
R m  C A d /   200
• グリッド数 1282 x 32
z も周期境界
擾乱の拡散
初期
擾乱の拡散
Along y=2,z=0
Bx
1.0
時間
P
Vx
0.8
0.6
0.4
0.2
t=0
x
• 初期擾乱から音波が発生
x
x
乱流リコネクション
• Lazarian & Vishniac (1999)
V in  C A M
2
turb
M turb
: large-scale magnetic
Mach number of the
turbulence