【解説記事】http://www.pstep.jp/wp-content/uploads/2020/07/ISEE_WEB_J_20200726a.pdf
【論文情報】
  雑誌名：Science（Vol. 369, Issue 6503, Pages 587-591, 2020年7月31日）
  論文タイトル：A physics-based method that can predict imminent large solar flares（差し迫った巨大太陽フレアの予測を可能とする物理学的方法）
  著者：草野完也（名古屋大学宇宙地球環境研究所 所長・教授）
　 　　伊集朝哉（国立天文台太陽観測科学プロジェクト 特任専門員）
　　 　伴場由美（名古屋大学高等研究院・宇宙地球環境研究所 特任助教）
　　　 井上 諭 （名古屋大学宇宙地球環境研究所 協力研究員）
  DOI: 10.1126/science.aaz2511
https://science.sciencemag.org/content/369/6503/587

第24太陽周期最大の太陽フレア（X9.3クラス）が発生した2017年9月6日の太陽面磁場とフレア予測点及びフレアの初期発光画像。
A: 同日11:45（世界標準時）の太陽面磁場、白と黒は紙面外向きと内向きの磁場強度をそれぞれ表す。B: 最大フレアが発生した活動領域（AR）12673の太陽面磁場の拡大図と本研究で理論的導かれた太陽フレアの予測点。黒線は磁気中性線（太陽面磁場の極性が反転する境界線）。C: 同日11:52（世界標準時）に発生した巨大太陽フレアの初期発光をSDO衛星AIA1600Åで観測した画像。緑線は磁気中性線。比較のため地球の大きさを示している。B及びCは本研究の発表論文（Kusano et al. 2020 Science）Fig.3をもとに作成。

・SSEセミナーの位置づけと目的
　宇宙、太陽、地球などの科学研究のトピックを幅広く取り上げ、関連する研究者や学生が分野を超えて気軽に情報交換することを目的とし、そのための場と位置づけます。

・セミナーの対象
　本セミナーに関連する分野の研究者、大学院生、大学生。

・実施形態
　原則として毎月1回程度、オンライン・ミーティング・システム ZOOMを利用し、ランチタイム（12:00-13:00）に、参加者が昼食を食べながら実施します。参加者は事前登録が必要です。

・セミナー参加の方法
　SSEランチセミナー事前登録ポイントで必要な情報をご登録ください。登録後、ミーティング参加のための情報がメールで送付されます。

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・運営
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・その他
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2016年4月より年4回発行してまいりましたPSTEP Newsletterも本号をもって最終となります。これまで4年間、ご愛読いただきありがとうございました。

1991年に打ち上げられ2001年まで運用された「ようこう」衛星のX線画像により、コロナの発するX線強度の変動を示す印象的なポスターが米国のようこうチームによって作られました（a）。対応する磁場分布の図は米国国立太陽天文台（NSO）が、アリゾナ州キットピークにある磁場観測装置のデータを使って製作しました（b）。名古屋大学太陽地球環境研究所（当時）は、太陽風の速度分布図を製作しました（c）。

(a) X線

(b)磁場

(c)太陽風

PSTEPの5年間を含む2009～2019年（第24活動サイクル）について今回、同じデザインでポスターを製作しました。X線データは「ようこう」に替わって「ひので」から、太陽風データは以前と同じく名古屋大学宇宙地球環境研究所によるものです。磁場と白色光のデータは国立天文台（三鷹）、電波画像は国立天文台野辺山太陽電波観測所の電波ヘリオグラフ（現在は名古屋大学を中心とする国際コンソーシアムが運用）、Hα画像は京都大学飛騨天文台のものです。「ひので」のように日本が中心となった国際協力プロジェクトも含め、すべて日本製のデータでできていることにご注目下さい。

太陽周期活動2009-1019 ポスター　ダウンロードはこちら

使用データの詳細

A04班　桜井隆（国立天文台）

太陽フレアやコロナ質量放出など太陽コロナにおける爆発現象はコロナ中の磁気エネルギー解放過程と考えられています。したがって、これらの現象の理解と予測にはコロナ磁場の3次元分布の情報が必要不可欠となります。ただし、コロナ磁場の高精度かつ高解像度な直接観測は非常に困難です。そこで高精度・高解像度測定が可能な光球面磁場を用いてコロナ磁場を再構成する手法が検討されてきました。

コロナではプラズマの圧力に比べ磁場の圧力が支配的であり、ローレンツ力がゼロになるフォースフリー磁場近似がよく成り立つと期待されます。そのため、光球面磁場からフォースフリー磁場を外挿する数値手法が特に研究開発されてきました。しかし、光球面ではプラズマの圧力と磁場の圧力が同程度であるため、コロナ磁場につながる光球面磁場は一般にフォースフリー磁場ではありません。また光球面とコロナの間の彩層では重力の効果も無視できません。そこで我々は光球面磁場からコロナと彩層を含む太陽大気における非フォースフリー磁場を外挿する磁気流体力学緩和法を新たに提案しました。特にこの手法では、高精度測定の難しい光球面の密度や圧力のデータを用いず、境界に与えられた磁場データのみから磁気静水圧平衡磁場を再構成します。合わせて、安定に数値計算可能な数値解法も開発しました。

 ここでは予備的な数値実験の結果を示します。下部境界の中央部にフォースフリー磁場を与え、周辺部では磁場をゼロとします。つまり、中央部が活動領域、周辺部が静穏領域に相当します。下部境界のほとんどの領域でローレンツ力はゼロですが、活動領域と静穏領域の境界で磁場が不連続に変化しローレンツ力が生じます。この条件のもと、今回提案した手法によってフォースフリー磁場、および磁気静水圧平衡非フォースフリー磁場を再構成しました。フォースフリー磁場モデルでは、下部境界の力の不均衡に起因して磁気ループが不自然に膨張しました（図1）。一方、非フォースフリー磁場モデルでは、彩層のスケールハイト H（温度が1⁄eになる高さ）と厚さZ（コロナ底部までの高さ）に依存して磁気ループの高さが変化しました（図2、3）。

ちなみに、ここでの数値実験は非常に簡単なモデルですが、下部境界の磁場を不連続に与えているため、数値計算的には非常に難しい問題です。我々が開発した数値解法は非常に安定であり、既存のフォースフリー磁場を外挿する数値手法の代替となり得ることも期待できます。

 Miyoshi, T., Kusano, K., and Inoue, S. (2020), A magnetohydrodynamic relaxation method for non-force-free magnetic field in magnetohydrostatic equilibrium, The Astrophysical Journal Supplement Series, 247:6

DOI: 10.3847/1538-4365/ab64f2
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4365/ab64f2

 
図1：フォースフリー磁場モデル。線は面内の磁力線、カラーマップは面外の磁場強度を示す。

図2：磁気静水圧平衡非フォースフリー磁場モデル、H ≈ 3 > Z ≈ 1 。線およびカラーマップは図1と同じ。

図3：磁気静水圧平衡非フォースフリー磁場モデル、H ≈ 3 < Z ≈ 4 。線およびカラーマップは図1と同じ。

〇2020 George Ellery Hale Prize Winner – Kazunari Shibata(AAS/SPDのWebページ; 英語)
URL: https://spd.aas.org/node/71

詳しくは、以下のサイトにてご覧いただけます。

○日本物理学会 第１回（2020年）米沢富美子記念賞受賞者決定について
URL: https://www.jps.or.jp/activities/awards/yonezawa/yonezawa1-2020.php

http://www.pstep.jp/news/20200127.html

Project for Solar-Terrestrial Environment Prediction (PSTEP) launched in 2015 in order to improve the synergy between the basic research of solar-terrestrial environment and the forecast operation of space weather and space climate is closing on March 2020. The International Symposium PSTEP-4 and the 2nd ISEE Symposium will be organized to summarize the results of PSTEP and to promote the international research of solar-terrestrial environment prediction. The symposium will consist of invited talks and contributed (oral and poster) presentations for the following topics:

– Operational forecast of space weather
– Prediction of geo-space dynamics
– Prediction of solar storms
– Prediction of the solar cycle and the solar influence on climate

We welcome the participation and presentation of everyone who is interested in any fields related to PSTEP.

Date: January 28 (Tuesday) to 30 (Thursday), 2020

Agenda: Oral Session & Poster Session

Abstracts: https://nuss.nagoya-u.ac.jp/s/zLNDysqj45EtoAS

Shared Folder: https://nuss.nagoya-u.ac.jp/s/RQ5pkmZZtwRaPPo

Instructions for oral presentations:
All speakers are requested to bring their own PC for presentation. The projector is connected to computers via a D-sub 15-pin plug. The aspect ratio of projector screen is 16:9. We recommend checking the connection to the projector before your session starts.

Instructions for poster presentations:
You can display your poster during all three days of the symposium although poster sessions are allocated on January 28 (day 1) and 30 (day 3). The poster size should be smaller than A0 size of 841 mm (width) x 1189 mm (height).

Venue: Sakata Hirata Hall in Nagoya University, Nagoya, Japan

Access to Nagoya University Higashiyama Campus:
http://en.nagoya-u.ac.jp/access/

MAP of Higashiyama Campus:
http://en.nagoya-u.ac.jp/map/

Banquet:
Date & Time: January 29 (Wed) 2020, 19:00-21:00,
Place: AMANDAN TERRACE
https://produce.novarese.jp/amandan-terrace/

PSTEP Special Issue of Earth, Planets and Space (EPS):
Deadline for submissions: April 30, 2020
Expected publication date: December 2020
https://earth-planets-space.springeropen.com/pstep

Science organizing committee:
Kanya Kusano, Mamoru Ishii, Kiyoshi Ichimoto, Yoshizumi Miyoshi, Shigeo Yoden

Local Organizing committee:
Kanya Kusano, Shinsuke Imada, Yoshizumi Miyoshi, Kazuo Shiokawa, Haruhisa Iijima, Yuichi Otsuka, Takafumi Kaneko, Yumi Bamba, Satoshi Inoue, Sung-Hong Park

1st announcement of PSTEP-4:
http://www.pstep.jp/information_en/20191015-2.html
2st announcement of PSTEP-4:
http://www.pstep.jp/news_en/20200114-3.html

Prior symposiums:
-PSTEP-1
http://www.pstep.jp/information/2nd-circular-1st-pstep-international-symposium.html
-PSTEP-2
http://www.pstep.jp/information/20170314.html
-PSTEP-3
http://www.pstep.jp/information/20180226.html

Organizer/Host:
– Project for Solar-Terrestrial Environmental Prediction (PSTEP)
– Institute for Space-Earth Environmental Research (ISEE), Nagoya University

Contact:
isee@pstep.jp

　太陽フレアやコロナ質量放出現象（CME）では太陽高エネルギー粒子(Solar Energetic Particles: SEP)とよばれる高エネルギー粒子が生成されます。SEPは人工衛星の障害や高緯度を飛行する航空機における被曝などの原因となるため、その予報は宇宙天気予報にとって非常に重要な課題です。PSTEPでは、SEPの特徴を捉え予報に役立てる知見を得るため、データ解析ワークショップ（PSTEP-SEP-CDAW https://sites.google.com/view/pstep-cdaw/home?authuser=0）を2018年と2019年に開催しました。その結果の一部をご紹介します。
　数100kHzから数MHzの周波数帯域にかけて発生するII型電波バーストは、発生領域がコロナ外部から惑星間空間に対応し、コロナ質量放出（CME）の発生とよく対応することから、CMEによって励起された衝撃波と関係していると考えられています。そこで本研究では、惑星間空間で発生するII型電波バーストのスペクトルの特徴（図1）と、同じくCMEと関連が深いことがわかっている gradual SEPの関係を調査しました。
　電波バーストとSEPの統計的関係を無バイアスに抽出するため、両者の特徴に関係なく、SOHO衛星に搭載された白色光コロナグラフLASCOで観測されたCMEから、初期速度、広がり角、放出場所が近い26のイベントを抽出しました。そして、抽出されたCMEイベントに伴う電波バーストのスペクトルの特徴をWIND衛星に搭載されたWAVESから、SEPの地球近傍におけるフラックスをGOES衛星から、それぞれ導出しました。その結果、300kHzから1MHzにおけるII型バーストのバンド幅とSEPのピークフラックスには相関係数0.64の正相関があることがわかりました（図2）。この結果は、II型バーストの電波放射を引き起こす非熱的な電子と非熱的イオンであるSEPが同じ衝撃波で生成されていることを支持します。II型バーストのバンド幅は衝撃波の広がりや強さに関連すると考えられるため、より幅広い、またはより強い衝撃波では、より多くのSEPが生成されるようです。本結果は、電波バーストのスペクトルの特徴を考慮することによってgradual SEPのピークフラックスの予報精度が高まる可能性を示唆し、今後予報に役立てられることが期待されます。

参考文献
Kazumasa Iwai, Seiji Yashiro, Nariaki V. Nitta, and Yûki Kubo
“Spectral Structures of Type II Solar Radio Bursts and Solar Energetic Particles”
The Astrophysical Journal, 888:50
https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab57ff

図1　典型的な惑星間空間II型バーストのダイナミックスペクトル。Type-IIと示された時間の経過とともに発生周波数が低くなる現象がII型バースト。

図2　II型バーストのバンド幅とSEPのフラックスの相関関係。