篠原 育

地球磁気圏に超音速プラズマ流である太陽風が衝突することによって磁気圏前面に形成されるバウショックや,太陽面爆発に伴って太陽系空間を伝播する惑星間空間衝撃波は,衝撃波遷移層中で直接物理量を計測することのできる貴重な環境として無衝突衝撃波研究の重要な対象である.衛星観測は単一観測でしかなかった為に時空間変動の分離ができないという欠点を抱えていたが,近年の編隊衛星観測による多点同時観測によってこれまで理論・数値シミュレーション研究から予測されていた衝撃波遷移層中の非定常構造について観測データからも議論ができるようになってきた.本章ではこれに関連してバウショックにおける準垂直衝撃波における衝撃波再形成過程と電子加速の観測について紹介する.

平成19年度後期から平成24年度の約5年半にわたり,JST/CREST(戦略的創造研究推進事業)「マルチスケール・マルチフィジックスの統合シミュレーション」研究領域において実施した「惑星間航行システム開発に向けたマルチスケール粒子シミュレーション」研究プロジェクトの概要について報告する.次世代の惑星間宇宙航行システムとして宇宙航空研究開発機構(JAXA)で提案されている磁気プラズマセイル(MPS)では,衛星搭載コイル電流により人工ダイポール磁場を形成し,それをプラズマ噴射によって広範囲に展開させて太陽風プラズマを受け止めることにより推力を得る.本研究では,MPSにおける小型ダイポール磁場と太陽風の相互作用およびそれによって衛星が得る推力に関するプラズマ粒子モデルシミュレーション解析を行うとともに,局所的に空間分解能を上げるために適合格子細分化法(AMR)を用いたマルチスケール粒子シミュレーション手法およびその並列化手法の新規開発を行った.

第10回宇宙環境シンポジウム (2013年12月2日-3日. 科学技術館), 東京形態: カラー図版あり資料番号: AA0062301006レポート番号: JAXA-SP-13-016

近年では,リコネクション領域でMHDスケールから電子スケールまでの広い周波数帯にわたってプラズマ擾乱が励起されていることが知られている.宇宙空間での衛星観測や地上のリコネクション実験においては,計測技術の向上によりリコネクションに伴うプラズマ擾乱に関する物理過程の議論が可能になっている.プラズマの揺動は実効的な抵抗や磁気拡散率を大きく上げ,さらに局在することを可能にする.このため,乱流は高速リコネクションを実現する要因となりうる.本節では,こうしたリコネクション領域に見られるプラズマ擾乱を通して,長い間,標準的なモデルとして考えられてきた定常的,2次元的,層流的なリコネクション・モデルに対して,非定常性,3次元性,乱流性の効果が加わることで見いだされてきた,リコネクションの新しい描像について紹介する.