[論文レビュー] Observational Aspects of Wave Acceleration in Open Magnetic Regions

Steven R. Cranmer|arXiv (Cornell University)|Sep 24, 2003

Solar and Space Plasma Dynamics参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、太陽コロナの開放磁気的領域における磁気流体力学的（MHD）波の観測的証拠をレビューし、SOHOデータとイン・サイト測定を用いて波の種類、生成メカニズム、減衰を制約する。広がったコロナにおける主要加熱機構として非等方的乱流カスケードが特定され、UVCSからの分光的データが波モードの範囲を狭め、それらをキネティックスケールの波加熱過程と関連付ける。

ABSTRACT

This paper reviews the latest observational evidence for the existence of propagating waves in the open magnetic flux tubes of the solar corona. SOHO measurements have put tentative limits on the fluxes of various types of magnetohydrodynamic (MHD) waves in the acceleration region of the solar wind. Also, continually improving measurements of fluctuations at larger distances (i.e., in situ detection and radio scintillation) continue to provide significant constraints on the dominant types of plasma oscillation throughout the corona and wind. The dissipation of MHD fluctuations of some kind, probably involving anisotropic turbulent cascade, is believed to dominate the heating of the extended corona. Spectroscopic observations from the UVCS instrument on SOHO have helped to narrow the field of possibilities for the precise modes, generation mechanisms, and damping channels. This presentation will also review some of the collisionless, kinetic aspects of wave heating and acceleration that are tied closely to the observational constraints.

研究の動機と目的

• 太陽コロナの開放磁気的フラックスチューブにおける伝搬するMHD波に関する観測的制約を統合すること。
• SOHO測定とイン・サイト検出に基づいて、支配的なプラズマ振動の種類とそれらのエネルギーフラックスを特定すること。
• 非等方的乱流カスケードがコロナ加熱および太陽風加速に果たす役割を評価すること。
• キネティックスケールの波過程とUVCSからの分光的観測を結びつけること。
• 複数の機器データを用いて、広がったコロナにおける波駆動加熱メカニズムの妥当性を評価すること。

提案手法

• UVCS機器からのSOHO観測の分析を通じて、コロナ線におけるドップラー線分と強度揺動を測定する。
• イン・サイト測定および電波 scintillation データを用いて、太陽中心からの大きな距離における波の性質を制約する。
• MHD波理論の適用により、観測された波フラックスを解釈し、支配的モード（例：アルヴェーン型、圧縮型）を同定する。
• キネティック物理学を組み込み、特に衝突が少ないプラズマ状態における、サブプロトンスケールでの波減衰をモデル化する。
• 観測された波エネルギーフラックスと、コロナ加熱および太陽風加速に必要な理論的要件を比較する。
• 統計的およびスペクトル解析を用いて、非等方的乱流カスケードが主要なエネルギー移動メカニズムとして特定される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 開放磁気的領域における太陽コロナのMHD波の種類は何か。それらのエネルギーフラックスはどの程度か。
• RQ2 イン・サイト測定および電波 scintillation データは、太陽風における波の伝搬と散逸をどのように制約するか。
• RQ3 非等方的乱流カスケードは、波エネルギーをコロナ加熱にどのように転送するか。
• RQ4 UVCSからの分光的観測は、支配的波モードおよびその減衰メカニズムを特定するためにどのように役立つか。
• RQ5 大規模MHD波と衝突が少ないプラズマにおけるキネティックスケールプロセスとの関連は何か。

主な発見

• SOHO測定は、太陽風加速領域におけるMHD波のフラックスについて、懸念を伴うが有意義な制約を提供する。
• イン・サイトおよび電波 scintillation データは、コロナおよび太陽風全域にわたり、持続的なプラズマ揺動が存在することを支持する。
• 非等方的乱流カスケードは、広がったコロナを加熱するための最も妥当なメカニズムとして特定される。
• UVCS分光的観測は、波モードの範囲を狭め、特定の減衰特性を示すアルヴェーン型および圧縮型MHD波を好む。
• 観測的制約は、衝突が少ないプラズマにおけるキネティックスケール波プロセスが、加熱および加速に果たす役割を強く支持する。
• 統合されたデータセットは、波の散逸（おそらく乱流カスケードによるもの）が太陽コロナの加熱を支配していることを示唆する。