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東北工業大学紀要T、27, pp17-25, 2007
http://doi.org/10.51048/00000238
2次元全粒子シミュレーションによる月周辺の電場構造の解析
木村進矢、中川朋子
Electromagnetic full particle simulation of the electric field structure around the moon
Sinya Kimura, Tomoko Nakagawa
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太陽は、太陽風プラズマと呼ばれる荷電粒子の集まりを絶えず宇宙空間に放出している。月は導体ではないので、太陽風粒子は月面で吸着され、月の裏側にはウェイクと呼ばれるプラズマが入り込めない領域ができるが、人工衛星GEOTAILが月の上流で観測したホイッスラー波を説明するには、月周辺に従来観測されていたよりも2桁強い電場が必要である。本研究ではそれほど強い電場が月周辺に現れるかどうかをシミュレーションで調べる。月の表面にはぶつかった荷電粒子が付着すると考えられるので、月の近くの電位構造をシミュレーションする際には、帯電の効果を考慮に入れることが重要である。そこで本シミュレーションでは、電子とイオンをひとつずつ扱える全粒子法で運動を計算し、月への帯電を考慮に入れて2次元の空間について電場の形成を調べた。その結果、月の脇側であるターミネーター域に、下流のウェイク境界より2から7倍強い電場が現れた。ターミネーター域に強い電場が現れた理由は、ここが電子とイオンの両方が月表面にぶつかり電気的におよそ中性になる太陽側の月面と、月の裏側の電子しか到達できずに負に帯電する月面の境界にあたり、急な電位差が生じるためである。電場層の厚さはおよそデバイ長くらいであった。
The electric field structure around the moon is studied by using a two dimensional electromagnetic full particle simulation in order to examine the presence of an intense electric field. By considering absorption of the plasma particles at the surface of the moon, we found that an intense electric field is produced at the terminator region on the boundary between the negatively charged, nightside surface of the moon and the electrically neutral, dayside surface, even though photoelectrons are not taken into consideration in this study. The intensity of the electric field at the terminator region
is 2-7 times stronger than the electric field in the wake boundary 3RL downstream of the moon obtained in the simulation. The thickness of the layer of the electric field is of the order of Debye shielding length.
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- Kimura, S. and T. Nakagawa,
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Electromagnetic full particle simulation of the electric field structure around the moon and the lunar wake,
の題で
Earth Planets Space, Vol. 60, pp.591-599, 2008. に出版済みです。
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