日本地球惑星科学連合2016年大会

講演情報

インターナショナルセッション(ポスター発表)

セッション記号 P (宇宙惑星科学) » P-EM 太陽地球系科学・宇宙電磁気学・宇宙環境

[P-EM04] Space Weather, Space Climate, and VarSITI

2016年5月22日(日) 17:15 〜 18:30 ポスター会場 (国際展示場 6ホール)

コンビーナ:*片岡 龍峰(国立極地研究所)、プルキネン アンティ(NASAゴダード宇宙飛行センター)、海老原 祐輔(京都大学生存圏研究所)、三好 由純(名古屋大学宇宙地球環境研究所)、清水 敏文(宇宙航空研究開発機構宇宙科学研究所)、浅井 歩(京都大学宇宙総合学研究ユニット)、陣 英克(情報通信研究機構)、佐藤 達彦(日本原子力研究開発機構)、草野 完也(名古屋大学宇宙地球環境研究所)、宮原 ひろ子(武蔵野美術大学造形学部)、伊藤 公紀(横浜国立大学大学院工学研究院)、塩川 和夫(名古屋大学宇宙地球環境研究所)、中村 卓司(国立極地研究所)、余田 成男(京都大学大学院理学研究科地球惑星科学専攻)、一本 潔(京都大学大学院理学研究科附属天文台)、石井 守(国立研究開発法人情報通信研究機構)

17:15 〜 18:30

[PEM04-P23] Nonlinear reflection process of linearly-polarized, broadband Alfven waves in the fast solar wind

*庄田 宗人1横山 央明1 (1.東京大学大学院理学系研究科)

キーワード:solar wind, Alfvén wave

Alfvén waves are frequently observed both in the solar atmosphere (DePontieu et al. 2007 Science, Okamoto et al. 2007 Science) and the solar wind (Belcher & Davis 1971 JGR), and widely believed to play a significant role in the coronal heating and the solar wind acceleration. Since the reflection of Alfvén waves triggers Alfvénic turbulence in the solar atmosphere and the solar wind (Matthaeus et al. 1999 ApJL, Dmitruk et al. 2002 ApJ), turbulent heating rate of the corona is sensitive to the reflection rate. Comparison of recent studies (Suzuki & Inutuska 2005 ApJL, Cranmer & van Ballegooijen 2005 ApJS) strongly suggest that the compressibility of plasma, in other words the nonlinearity of Alfvén waves, enhance the reflection rate up to 100-1000 times, whose mechanism is still unclear.
Using one-dimensional numerical simulations, we study the elementary process of Alfvén wave reflection in a uniform medium, including nonlinear effects. In the linear regime, Alfvén wave reflection is triggered only by the inhomogeneity of the medium, whereas in the nonlinear regime, it can occur via nonlinear wave-wave interactions. Such nonlinear reflection (backscattering) is typified by decay instability. In most studies of decay instabilities, the initial condition has been a circularly polarized Alfvén wave. In this study we consider a linearly polarized Alfvén wave, which drives density fluctuations by its magnetic pressure force. For generality, we also assume a broadband wave with a red-noise spectrum. In the data analysis, we decompose the fluctuations into characteristic variables using local eigenvectors, thus revealing the behaviors of the individual modes.
Different from circular-polarization case, we find that the wave steepening produces a new energy channel from the parent Alfvén wave to the backscattered one. Such nonlinear reflection explains the observed increasing energy ratio of the sunward to the anti-sunward Alfvénic fluctuations in the solar wind with distance (Bavassano et al. 2000 JGR) against the dynamical alignment effect (Dobrowolny et al. 1980 Phys.Rev.Lett.).