[論文レビュー] What causes geomagnetic activity during sunspot minimum

Boian Kirov, Simeon Asenovski+2 more|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2014

Solar and Space Plasma Dynamics被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、太陽 spots の最小期における磁気活動が、コロナ質量放出や高速流などの一時的イベントではなく、背景太陽風によって主に駆動されていることを特定している。特に、遅い太陽風と速い太陽風成分の相対的持続時間やパラメータによって決定される、ヘリオスフィア電流シートの厚さが、太陽周期にわたる磁気活動レベルを制御していることを示している。

ABSTRACT

The average geomagnetic activity during sunspot minimum has been continuously decreasing in the last four cycles. The geomagnetic activity is caused by both interplanetary disturbances - coronal mass ejections and high speed solar wind streams, and the background solar wind over which these disturbances ride. We show that the geomagnetic activity in cycle minimum does not depend on the number and parameters of coronal mass ejections or high speed solar wind streams, but on the background solar wind. The background solar wind has two components: slower and faster. The source of the slower component is the heliospheric current sheet, and of the faster one the polar coronal holes. It is supposed that the geomagnetic activity in cycle minimum is determined by the thickness of the heliospheric current sheet which is related to the portions of time the Earth spends in slow and in fast solar wind. We demonstrate that it is also determined by the parameters of these two components of the background solar wind which vary from cycle to cycle.

研究の動機と目的

• 過去4つの太陽周期にわたり観測された太陽 spots 最小期における磁気活動の低下の背後にある原因を理解すること。
• 太陽最小期における磁気活動の主な駆動要因が、一時的太陽乱流（CME、高速流）か、背景太陽風条件かを特定すること。
• ヘリオスフィア電流シートの構造とその厚さが、太陽最小期における磁気活動をどのように調節しているかを調査すること。
• 遅い（電流シート関連）と速い（極域コロナルホール関連）太陽風成分の相対的寄与度とパラメータが、周期ごとにどのように変化し、磁気条件にどのように影響するかを検討すること。

提案手法

• 太陽周期最小期における長期にわたる磁気活動インデックスの分析を通じて、傾向と相関関係を同定する。
• コロナ質量放出と高速太陽風流の寄与を、磁気活動に与える影響を別々に定量化する。
• 太陽風観測を用いて、背景太陽風を遅い（ヘリオスフィア電流シート関連）と速い（極域コロナルホール関連）成分に分類して特徴づける。
• 地球が遅い太陽風と速い太陽風領域にそれぞれどの程度の時間を過ごしているかに応じて、ヘリオスフィア電流シートの厚さを評価する。
• 複数の太陽周期にわたって、遅いおよび速い太陽風成分のパラメータ（速度、密度）と磁気活動レベルの相関関係を分析する。
• 統計的モデリングを用いて、一時的乱流からの影響を磁気活動に与える背景太陽風の影響から分離する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 過去4周期にわたり観測された低下傾向を踏まえ、太陽最小期における磁気活動レベルを決定するのは何か？
• RQ2 コロナ質量放出と高速太陽風流は、太陽最小期における磁気活動にどの程度寄与しているか？
• RQ3 ヘリオスフィア電流シートの構造と厚さは、太陽最小期における磁気条件にどのように影響するか？
• RQ4 遅い（電流シート関連）と速い（極域コロナルホール関連）太陽風成分の相対的持続時間とパラメータが、太陽周期にわたって磁気活動にどのように影響するか？
• RQ5 一時的太陽乱流よりも背景太陽風が、太陽最小期における磁気活動の主な駆動要因であると見なされるか？

主な発見

• 太陽 spots 最小期における磁気活動は、コロナ質量放出や高速太陽風流の数やパラメータと顕著に相関していない。
• 背景太陽風、特に遅い成分と速い成分の相対的持続時間と速度が、太陽最小期における磁気活動を支配する主要因である。
• 地球が遅い太陽風と速い太陽風領域にどれだけの時間を過ごしているかによって決定されるヘリオスフィア電流シートの厚さが、磁気活動の調節に重要な役割を果たす。
• 遅い（電流シート関連）と速い（極域コロナルホール関連）太陽風成分のパラメータの周期ごとの変化が、最小期に観測される磁気活動レベルに直接的な影響を与える。
• 過去4周期にわたり観測された磁気活動の低下は、一時的イベントの減少によるものではなく、背景太陽風構造の変化に起因するとされる。
• 本研究は、太陽最小期における太陽風環境が単なる受動的背景ではなく、低太陽活動時の宇宙天気を支配する動的要因であることを確認した。