フレア・CMEのトリガー機構と エネルギー解放過程

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1 フレア・CMEのトリガー機構と エネルギー解放過程
京大花山天文台D1 西田　圭佑

2 トリガー機構 フレア・CME等のトリガー機構としてはさまざまなmodelが存在する
Two step reconnection model (Wang & Shi 1993) Emerging flux model (Chen & Shibata 2000) Canceling flux model (Linker et al. 2003) Breakout model (Antiochos 1999) Tether cutting model (Moore et al. 2001) Helicity inversion model (Kusano 2005) Converging flux model (Forbes & Isenberg 1991) Kink instability model (Fan & Gibson 2003) Sheared arcade model (Choe & Lee 1992) Notoya model?

3 Emerging flux model Chen & Shibata (2000) Emerging fluxのため非平衡となる

4 Canceling flux model Linker et al. (2003)
Converging flowにより、光球でflux cancellationがおこる X-ray bright pointの2/3がcanceling fluxによる

5 Breakout model Antiochos et al. (1999) 太陽から離れた場所でのコロナ磁場のリコネクションがきっかけ

6 Tether cutting model Moore et al. (2001)
シアしてねじれた、シグモイド状のバイポール磁場が繋ぎ替わることで始まる 外側のアーケードの磁場もリコネクションすることにより、フィラメントが飛んでいく

7 Helicity inversion model
Kusano (2005)

8 Converging flux model Van Tend & Kuperus (1978)
Forbes & Isenberg (1991) 光球の運動により、光球内でリコネクション

9 Kink instability model
Fan & Gibson (2003) Kink不安定性

10 Sheared arcade model Choe & Lee (1992) 光球のシア運動でねじれた磁場が形成される

11 目的 これらのトリガー機構のうち、有効なものを見つける(理論と観測の両面から) 実際の観測データに基づいた3次元モデリングを行う
Shiota et al. (2005)

12 トリガー機構の決定 Instability のモデルでは、観測的に「いつ」起こるかを予想するのは難しい
一方、two-step reconnection modelは、最初のリコネクションを起こすきっかけが見つかればよい 以下のモデルを中心的に調べる Emerging flux (Chen & Shibata 2000) Canceling flux (Linker et al. 2003) Tether cutting model (Moore et al. 2001) シミュレーションはほとんど行われていない

13 モデリング 観測によると、ねじれた磁場の浮上が多くのフレアの原因である (Tanaka 1993, Kurokawa 1987, Ishii et al. 1998) 光球の視線方向の磁場を元にポテンシャル磁場を計算する 今のところは、観測(Solar-B、SMART他)に基づいて境界条件を変化させることにより平衡状態を作る Non-linearなforce free field Magneto-Hydrostatic　(gas pressure + gravity) 将来的には、光球面下とあわせた、self-consistentなモデル Twisted Emerging fluxの計算をすれば自然にでてくる

14 当面の予定 現在の2次元のモデル[1] [2]を3次元に拡張する (つまりこれやこれやこれを再現したい)
Chen & Shibataを3次元に拡張した安定な初期条件を作る Slow shock, fast shock, down flow の振る舞いを調べる Flux ropeの安定性？ Emerging flux modelのときは、境界条件をどうするか？ 途中まで2.5次元、途中から3次元？ 上原-清水コード(CIP-MOCCT法) z y x

15 計算規模の見積もり フレアのサイズ: 2×109cm z(高さ)方向はplasmoid ejectionまで見たい
y(奥行き)方向はdown flowの構造(2×108cm)が見える程度でよい 計算領域のサイズ: x, y: 4×109cm、z: 1010cm Δx=2×106cm (non-uniform), Δy=107cm, Δz=2×107cm → 800×400×500 grid タイムスケール: 3×103sec Δt ≦ 0.5 × L / sqrt(Cs2+VA2) ~ 0.02sec → step 約390ノード・時間 すべてを一度に見ようと欲張らずに、yまたはz方向どちらかを粗くすれば1/3程度→約130ノード・時間

16 宇宙天気予報 京大グループでの役割分担 最終的にはこれらを統合して計算する 下層での計算結果を、上層の初期条件・境界条件として計算する
浮上磁場、エネルギー蓄積 (清水) フレア・CMEのトリガー、エネルギー解放 (西田) 太陽風、惑星間空間の伝播 (松本) 最終的にはこれらを統合して計算する 下層での計算結果を、上層の初期条件・境界条件として計算する 同時にすべてをとく必要はない