ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

การเคลื่อนที่ของเส้นสนามแม่เหล็กปั่นป่วนในอวกาศ

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : การเคลื่อนที่ของเส้นสนามแม่เหล็กปั่นป่วนในอวกาศ
นักวิจัย : เดวิด รูฟโฟโล
คำค้น : Diffusion , magnetic field line , random walk , turbulence , การปั่นป่วน , การฟุ้ง , การเดินสุ่ม , เส้นสนามแม่เหล็ก
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2548
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=BGJ4680009 , http://research.trf.or.th/node/224
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

ในโครงการนี้เราทำการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์เพื่อศึกษาการเคลื่อนที่ของเส้นสนามแม่เหล็กปั่นป่วนในอวกาศ สนามแม่เหล็กที่เราพิจารณาประกอบด้วยสนามแม่เหล็กเฉลี่ยในทิศ และการปั่นป่วนแบบ 2D+slab ซึ่งอยู่ในทิศตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กเฉลี่ย ในการจำลองเส้นสนามแม่เหล็ก สนามแม่เหล็กปั่นป่วนถูกสร้างขึ้นมาก่อนในอวกาศฟูริเยร์ (Fourier space) ด้วยการที่เรากำหนดลักษณะของสเปกตรัมของการปั่นป่วนแบบ 2D และ slab จากนั้นแปลงกลับมายังอวกาศจริง (real space) เพื่อให้ได้ตำแหน่งของเส้นสนามแม่เหล็ก เราแก้สมการเชิงอนุพันธ์ของเส้นสนามแม่เหล็ก หลังจากนั้นข้อมูลของสนามแม่เหล็กที่ได้จากการจำลองถูกวิเคราะห์และนำไปหาสัมประสิทธิ์การฟุ้งของเส้นสนามแม่เหล็กในกรณีต่างๆ นั่นคือ การแยกตัวระหว่างคู่ของเส้นสนามแม่เหล็กที่เริ่มต้นอยู่ใกล้กันและการศึกษาการเดินสุ่มของเส้นสนามแม่เหล็กในสนามแม่เหล็กปั่นป่วนแบบไม่สมมาตรรอบแกนที่ตั้งฉากกับสนามแม่เหล็กเฉลี่ย (non-axisymmetric turbulence) เราสนใจที่จะคำนวณหาสัมประสิทธิ์การฟุ้งของเส้นสนามแม่เหล็กเนื่องจากสามารถนำไปสู่การเข้าใจการเคลื่อนที่ของอนุภาคในตัวกลางระหว่างดาวเคราะห์ได้ดียิ่งขึ้น นอกจากนี้ เรายังศึกษา conditional statistics ของการเดินสุ่มของเส้นสนามแม่เหล็ก ในสนาม 2D แบบง่ายบวกกับความปั่นป่วนแบบ slab ผลเชิงตัวเลขที่เราได้จากการจำลองทั้งหมดสอดคล้องกับทฤษฎีการฟุ้งที่ได้คำนวณไว้ก่อนหน้านี้ สำหรับการแยกตัวของเส้นสนามแม่เหล็กสองเส้น เราพบการฟุ้งสองแบบ คือ การฟุ้งแบบช้าและการฟุ้งแบบเร็ว และค่าสัมประสิทธิ์การฟุ้งที่ได้จากการจำลองยังสามารถยืนยันทฤษฎีการฟุ้งสำหรับการแยกตัวของเส้นสนามแม่เหล็กอีกด้วย ในกรณีสนามแม่เหล็กแบบไม่สมมารถรอบแกนที่ปั่นป่วนแบบ 2D+slab เราได้ทำการจำลองในหลายกรณี เช่น กรณีที่พลังงานของสนามแม่เหล็กส่วนใหญ่เป็นแบบ 2D และส่วนใหญ่เป็นแบบ slab และ กรณีที่สนามแม่เหล็กไม่สมมาตรรอบแกนสำหรับการปั่นป่วนแบบ slab อย่างเดียว ซึ่งทุกกรณีสอดคล้องกับทฤษฎี นอกจากนี้ การศึกษา conditional statistics ของเส้นสนามแม่เหล็กในศักย์ 2D แบบง่ายช่วยให้เราเข้าใจตัวแปรที่มีผลในการกักตัวของเส้นสนามแม่เหล็กในศักย์แบบ 2D จากผลการจำลองเราพบว่าตัวแปรที่มีผลกับขอบของการกักในกรณีนี้คือ สเกลความยาวของ 2D และ slab ยิ่งไปกว่านั้นเรายังพบอีกว่าเส้นสนามแม่เหล็กที่เริ่มต้นลึกมากภายในขอบของการกักมีลักษณะการฟุ้งในแนวรัศมี และเราสามารถคำนวณหาสัมประสิทธิ์การฟุ้งด้วยวิธีเชิงวิเคราะห์ได้อีกด้วย สำหรับเส้นสนามแม่เหล็กที่อยู่ภายนอกขอบของการกักจะมีลักษณะการฟุ้งด้วยสัมประสิทธิ์การฟุ้งแบบ slab Abstract: We use computer simulations to study the motion of turbulent magnetic field lines in interplanetary space. The magnetic field we consider consists of the mean field in the direction and the 2D+slab fluctuations, which are in the directions perpendicular to the mean field. The turbulent magnetic field is first generated in the Fourier space with specification of the power spectrum for 2D and slab turbulence, and then we transformed the magnetic field to the real space. In order obtain the field line trajectories, we solved the ordinary differential equations of field lines. After we have the simulated field lines, we numerically compute the diffusion coefficients of field lines in various cases, i.e., the separation between pairs of initially adjacent field lines and the random walk of a non-axisymmetric turbulent magnetic field. The diffusion coefficients of magnetic field lines are computed because they can lead to better understanding about the particle transport in the interplanetary medium. We also study the conditional statistics of the field line random walk in a simple 2D field plus slab turbulence model of the magnetic field. All numerical results agree with the diffusion theory derived before. For the separation of two field lines, we also found slow and fast diffusive regimes and their values can verify the diffusion theory for field line separation. In the non-axisymmetric case of magnetic 2D+slab turbulence, we performed many sets of simulations such as the cases that are dominated by 2D energy and slab energy and pure anisotropic slab turbulence case. All of them agree well with our theory. Furthermore, the study of conditional statistics for the field lines in a simple 2D potential function helps to understand about the parameters that affect the trapping of the field lines in the 2D potential. The parameters that the boundary of trapping depends on for this case are only the typical length scales of 2D and slab fields, and it is completely independent of the 2D and slab energy. Moreover, we found that deep inside the trapping boundary the field line is diffusive, and we can analytically calculate a diffusion coefficient. Outside that boundary the diffusion of field lines depends on the slab turbulent diffusion coefficient.

บรรณานุกรม :
เดวิด รูฟโฟโล . (2548). การเคลื่อนที่ของเส้นสนามแม่เหล็กปั่นป่วนในอวกาศ.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
เดวิด รูฟโฟโล . 2548. "การเคลื่อนที่ของเส้นสนามแม่เหล็กปั่นป่วนในอวกาศ".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
เดวิด รูฟโฟโล . "การเคลื่อนที่ของเส้นสนามแม่เหล็กปั่นป่วนในอวกาศ."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2548. Print.
เดวิด รูฟโฟโล . การเคลื่อนที่ของเส้นสนามแม่เหล็กปั่นป่วนในอวกาศ. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2548.