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Research Results 研究成果

世界初!热圏宇宙空间におけるエネルギーカスケード法则を発见

人工卫星轨道の予测と宇宙天気予报の精度向上に期待
理学研究院
リユウ?フイシン 教授
2024.06.04
研究成果Physics & Chemistry

ポイント

  • 热圏(※1)という宇宙空间は、人工卫星轨道に大きく影响するためその理解が重要である。
  • 热圏のマルチスケールエネルギーカスケード(※2)法则を世界で初めて発见した。
  • 今后卫星轨道や宇宙天気予报の精度向上に期待される。

概要

地球を取り巻く様々な「圏」の高度範囲  高度100km付近は空と宇宙の境目と言われています。 (https://fanfun.jaxa.jp/faq/detail/103.htmlより引用)

 现代社会のインフラを支える通信や放送卫星、骋笔厂卫星は无数に存在しています。これらの多くは热圏と呼ばれる上空100?1000办尘の宇宙空间は、通信や测位に大きく影响するだけでなく、卫星の安全运用にも影响します。例えば、2022年2月に起きた厂笔础颁贰齿社の40机近い厂罢础搁尝滨狈碍卫星が落下した事故は、予想外の热圏密度の急増が原因でした。このため、热圏への理解や状态把握、モデリングは宇宙天気予测に必要不可欠です。しかし、直接観测が少ないため、我々の热圏への理解はまだ乏しく、特にマルチスケールにおけるダイナミクスへの理解は极めて不明确でした。
 今回の研究で、热圏における様々なスケールにおけるエネルギーカスケード法则を発见し、エネルギーのスケール间流れと散逸率を明らかにしました。
 九州大学大学院理学研究院のリユウ?フイシン教授らの国际共同研究グループは、ドイツと贰厂础が运用する卫星を用いて、热圏におけるエネルギーカスケード过程を支配する物理法则を世界で初めて発见しました。また、エネルギーのスケール间変换方向や変换率を明らかにしました。その発见した法则は、2次元乱流理论に予测されている海面や対流圏など気象领域での法则に类似していることから、大気组成やダイナミクスが异なる大気と宇宙领域は普遍的な物理法则に従うことを示唆しています。
 今回の発见は热圏を含む地球システムモデリングや宇宙天気予报の精度向上、高精度卫星轨道制御に役立つことが期待されます。
 本研究成果は、2024年6月3日午後10時(日本時間)に米国科学雑誌「Geophysics Research Letters」のオンライン版に掲載されました。

ドイツクールオンズボーン市で見られる夜光雲。その繊細かつ複雑な構造と流れは大気重力波と乱流の存在を示しています (ドイツ大気物理研究所Gerd Baumgarten博士提供)

研究者からひとこと

今回の研究成果により、热圏宇宙领域のエネルギーカスケードを支配する物理法则が明らかになり、宇宙天気モデリングと予测に贡献できると思われます。

用语解説

(※1) 熱圏
上空100ー1000办尘高度の宇宙空间を指します。热圏はロケットや、国际宇宙ステーションや人工卫星などが飞ぶ领域であり、オーロラが発生する领域でもあります。

(※2) エネルギーカスケード
様々なスケール间のエネルギーの流れを示す物理过程、マルチスケールダイナミクスへの理解に重要。

论文情报

掲載誌:Geophysical Research Letters
タイトル:
著者名:Facundo L. Poblet, Huixin Liu, Jorge L. Chau
顿翱滨:10.1029/2024骋尝108367

研究に関するお问合せ先

理学研究院  教授