Transcript 波動加熱最近の研究 理論II（波動の伝播と拡散）

コロナ加熱研究会
波動の伝播と拡散
2004年2月23日
宮腰剛広
共鳴振動数で揺らす（a,Δω） → surface⇒body →
(body) k_effが時間と共に大きくなりいつか熱化、l_0、τ_mix
Resonance Absorption
(Ionson 1978)
Phase Mixing
(Heyvaerts and Priest,
1983)
Coronal Loop
Oscillation
Resonance Absorption
Davila (1987)
Resonance layer の厚さ 0.3-250 km
Resonance layer speed: 2-6km/s
(nontermal broadeningの観測から得られた
速度とほぼあっている?）
・関連論文
Goossens et al. (1995) :analytic :resonant layer width 
Ruderman and Wright (2000) :resonant layer velocity 
R
R
13
1 3
Ofman et al. (1998)
1次元MHDシミュレーション：x方向
擬似彩層蒸発効果
初期条件
HｒとHｖの空間平均値の時間発展
よく相関がある
AR加熱必要フラックス
10  10 ergs cm s
Hrノーマライズ V a B 02 4
V a  2200 km s , B 0  100 G
6
6  10
7
7
-2
-1
 Hr  6  10
6
0.41a
各時間でのHrの空間分布図
狭い領域で加熱が起こる
加熱領域が外にずれていく
時間平均でみるとループは
均質的に加熱される
各時間でのHｖの空間分布図
形はHrと似ているが、必ずしも
同じ場所で加熱を起こしていない
各時間での密度の空間分布図
密度構造はfilamentaryである
また加熱場所(resonant layer)の
移動に伴い密度filamentも動く
実線は時間平均、スムースになり
初期ループに近い形
共鳴加熱が起こっているところの密度が増大し、そこの磁力線で
加熱が起こりにくくなるが、密度構造の変化はあらたな共鳴加熱
面を生み出す。この繰り返しで加熱面が動き、ループの広い部分
が加熱される
・関連論文
Ofman et al. (1994, 1995)
ほぼ同様のシミュレーション
Ofman et al. (1999, 2000)
Plume 中を伝播する Slow mode wave の2次元MHD数値シミュレーション
Belien et al. (1999)
2次元MHDシミュレーション
円筒フラックスチューブ
彩層、遷移層、コロナ
彩層に単一周波数捻りAlfven波
を注入
シミュレーション結果
Belien et al. (1999)
シミュレーション結果：
Driverの数％だけが共鳴吸収によりコロナで熱化される
非線形効果により彩層と遷移層でslow modeが励起されてしまうため
彼らのモデルではabsorptionによる加熱は低く、Alfven wave →
Compression wave による加熱の方が効いた？
・関連論文
De Groof et al. (2002)
De Groof and Groossens (2002)
線形化MHD、analytic
Alfven wave と Fast wave のカップリングを扱う
Phase Mixing
Browning and Priest (1984)
Analytic
phase-mixed Alfven wave は Kelvin-Helmholtz instabilityにより
disruptする その結果乱流状態が生じ、散逸が助長される？
Ireland and Priest (1997)
Wavefront をフーリエ分解？ して調べた
Phase mixing が弱いところから Heyvaerts and Priest の解が Break
Down する？
Hood et al. (1997a,b)
Analytic
Heyvaerts and Priest (1983) の phase-mixing equationsから
self-similar解を求めた かつその解は、大きな Landquist Number
のもとで、phase mixing にかかる長さ(コロナホール・10^10cm)
と時間スケール(10^2-10^4s、radiative coolingと同じかそれ以下)がコロ
ナを加熱するのに適切そうであることを示した
Nakariakov et al. (1998)
Analytic
バックグラウンドに fluid flow がある場合を考察
Alfven波伝播方向と反対向きのflowがある場合、Alfven波の波長を短くする
効果が現れ phase mixing が早く起こるようになる
同じ向きのflowでは、その逆の効果
Ruderman et al. (1998)
De Moortel et al. (1999)
Analytic ＋ 数値計算
Exponentially stratified atmosphere の効果を考察
減少していく密度は、transverse gradientの発生を減らす（よってphase mixing
が起こるスケールが長くなる）
Ruderman et al. (1998)
Analytic ＋ 数値計算
Exponentially diverging fieldの効果
Phase mixing が早く起こるようになる
Energy Flux decay  - c ( x )exp( z H )
C(x):横方向の関数
De Moortel et al. (1998)
Analytic ＋ 数値計算
Diverging field の効果を調べた。
Phase Mixing を促進するという結果は Ruderman et al. と同じだが
7
 exp(  q ( ) r 7 )
異なる依存性を導いた
コロナループ振動
Nakariakov et al. 1999
Schrijver et al. 2002, Aschwanden et al. 2002
振動周期： 数分～十数分
減衰時間： 数分～数十分
どうやって減衰するか？
エネルギーはどこへ行くか？
・Nakariakov et al. 1999
レイノルズ数が（局所的に？）（何らかの原因
で？）8桁以上大きくなる（？？）
・Ofman, 2002
Triggered by a flare
or filament destabilisation
and so on.
1次元数値シミュレーション：彩層下に逃げる
効果では減衰説明できないのではないか
・Ofman and Aschwanden, 2002
ループ中のPhase Mixing ？ （ループ内を過熱するのみ？）
・Miyagoshi, Yokoyama and
Shimojo 2004, in press
Energy transfer by fast mode
Propagation around the loop
（ループ外の大局的なコロナ加熱に寄与する？）
(originally suggested
ぜひSolar-Bの観測ターゲットとして by Takeru K.Suzuki)
振動ループが limb にある時、上空を観測する
ループ外に逃げていく波動が観測されるか？
疎密波なので intensity の変化の伝播が見えるはず
さらにエネルギーフラックスが分かれば、減衰の主要過程か
どうかなどが分かる
シミュレーション：ループの大きさや磁場強度の違いで観測
のされ方がどう変わるか前もって調べておく
3次元データを視線方向に積分した2次元データのムービー
を作りすぐに比較できる体勢にしておく