磁気対流と浮上磁場
磯部洋明
京都大学花山天文台
2004年7月15日 Solar-B初期観測検討会

浮上磁場• 黒点、活動領域の形成• コロナ活動との関係

Quick Timeý Ç² Y UV 420 É RÅ[ÉfÉbÉN êLí£É v Éç ÉOÉâÉ Ä Ç™Ç±ÇÃÉ s ÉNÉ`ÉÉ Ç¾ å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç ÅB– エネルギー（ヘリシティ）蓄積– フレア、CMEのトリガ– ジェット、コロナ加熱• 太陽内部の磁場構造の情報を持つ＝＞ダイナモ浮上磁場トピックス•

浮上する条件– Arch Filament System, ポア形成の必要条件。磁束、ねじれ...

•ダイナミクスと構造形成
–––––

•

フィラメント形成。なぜフィラメントか。
シグモイド
下降流領域のショックと彩層加熱
対流との相互作用
サージ：リコネクションは必須か？どこで起きているか？（彩層orコロナ）

コロナ磁場との相互作用– リコネクション＝＞加熱、加速（ジェット）– コロナ加熱との関係•

光球下の構造– ねじれの起源、ダイナモ

2D simulation

QuickTimeý Ç² GIF êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç ÅB•パーカー不安定＝＞磁気圧による膨張•下降流領域で衝撃波形成（観測的証拠は未発見）

3次元の場合•水平方向の膨張が卓越し、コロナに浮上しない（しにくい）λ=∞λ
λ= 5λ=10λ=100孤立磁束管の場合•強いねじれがあれば水平方向への膨張は抑えられてコロナへ浮上 する(Matsumoto et al.
1998, Fan 2001, Magara 2003, 2004)•強いコロナ磁場でも膨張を抑えられる•要は”2次元的”になると浮上しやすい•磁束の量も関係あり

QuickTimeý Ç² GIF êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç ÅBコロナへ浮上する条件• 磁束＞1020Mx (Chou & Wang 1987)• ねじれは？実際にはそれほどねじれているようには見えない。
• 定量的な確認。ヘリシティ入射。
• ごく初期の浮上磁場領域、もしくはエフェメラル領域で水平方向の膨張の様子をとらえたいコロナ磁場との相互作用
リコネクション＝＞X線ジェット、サージ

QuickTimeý Ç² GIF êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç ÅBレイリーテイラー不安定

フィラメント構造の形成(Arch Filament System)

飛騨DST/Hα

密度等値面

コロナ磁場とのインターチェンジによる電流シート形成

密度等値面＋電流分布断面

パッチ状リコネクション•上昇部分で電流増加＝＞異常抵抗発生＝＞速いリコネクション•インターチェンジとリコネクションの非線形カップリング

対流と浮上磁場• 光球の水平速度場（対流運動）と浮上磁場の関係は観測例も少ない• 浮上領域に長時間続くわ
き出し構造(Strous 1996,Kozu 2004)

divV at z=0

対流＋浮上磁場のシミュレーション
わき出し、渦度と浮上磁場の相関はあまりはっきりしない

Bz, VzBz, divV

QuickTimeý Ç² GIF êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç ÅBBz, CurlV光球の下の構造の推定•ベクトル磁場の時間発展を追う＝＞石井モデルを定量的に。
•フレアの起きなさそうな黒点群でもして。
•ヘリシティ入射(Kusano etal. 2002)

Ishii et al. 1998

浮上磁場まとめ•

ごく初期の観測（ただしどこに出現するかはわからない）– 水平方向の広がり 速度〜10km/s? タイムスケール〜数分– 彩層（Hα）イメージとベクトル磁場•コロナ加熱– 加熱を受けている場所を高い空間分解で特定(XRT)– Hαフィラメントと高温ループの位置関係– リコネクションアウトフロー、高温＋低温ジェットの速度場検出(EIS)•対流との相互作用– ベクトル磁場と水平速度場(粒状斑、Gバンド)の同時観測。粒状斑の時間分解の方が重要（＜数分）•光球下の構造の再構築– 一つの活動領域を（できれば誕生から）ずっと追う– ヘリシティ入射– δ型（出るかな？）以外でも•

彩層磁場（Heなど）の同時観測による3次元構造推定– 地上観測との協力が必要？

磁気対流のトピックス• 黒点の構造と対流– 暗部ーoscillatory convection?
– 半暗部ーfilamentary convection?
– Light bridgeーflux separation?
– MMF, サテライトスポットの起源– subsurface structure• 対流崩壊と微細磁束管の形成• 粒状斑、中間粒状斑、超粒状斑• 対流と微細磁束管の相互作用による波動の発生

対流と磁場の相互作用によるMHD波の発生• コロナ加熱に重要• Slow modeは証拠有(Ofmanなど)• 線形理論Lighthill-Stein理論,Ulmschneider et al.
• 非線形理論はまだまだこれから

非線形シミュレーション

２次元MHD＋
輻射輸達
QuickTimeý Ç² YUV420 ÉRÅ[ÉfÉbÉN êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç ÅBSteiner et al. 1998

Swaying motion• 磁場を曲げている力は主にガス圧。dynamicpressureの寄与は小さい• t〜150s、v〜4km/s• F=4×108 erg cm-2s-1 （計算領域内平均）＝＞filling factorを1%とすれば3×107 erg cm-2 s-1100s

V-profileに現れる
shockの徴候• blue shift成分• 検出には時間分解10秒程度必要

3次元の場合 Stein & Nordlund 1998
光球面垂直速度(gray)＋マッハ数（コントア）

渦度分布•対流セルの境界（下降流領域）に渦集中＝＞torsional Alfven波•下降流れ付近でショック＝＞非線形波＝＞すぐに縦波に？

MHD, Bousinessq近似
Cattaneo et al. 2001

•対流セルは１層しかないが、個々のセルの相互作用でメソスケールの構造•中間粒状斑の境界に磁場集中、渦度も集中脱線：中間粒状斑の起源
1. 「中くらい」の大きさの対流セル–

深さ：粒状斑〜1000km、中間粒状斑〜数1000km、超粒状斑〜>10000km

2. 粒状斑のcollective interaction (Cattaneo et al.
2001)
–

•

Vortexによる安定化(Weiss)

Vortex motionの検出：データ処理でどこまで水平速度場を追えるか––

Correlation tracking, feature tracking, intensity gradient
速度〜1km/s、サイズ〜1000km 時間分解100s以下Vortex motionの検出•個々のGバンド輝点の動きを追う•今のところシステマ
ティックなVortex motionの証拠はなし
Niselson et al. 2003

磁気対流まとめ•波励起、コロナ加熱•静的な構造、統計的性質だけでなく、可能な限り小さいスケールのダイナミクスまでしっかり追う•偏向の時間変化、（地上）分光観測•渦、vortex motionの検出•torsional Alfven wave
•mesogranulation•データ解析の手法：correlation tracking, feature tracking, ス
ペクトル／ウェーブレット解析•浮上してくる磁場が光球下の対流構造のプローブになるかもしれない。