비대칭적 자기장 구조에서의 자기력선 재결합에 관한 연구

Abstract

비대칭적 자기장 구조에서의 자기력선 재결합을 이해하기 위하여 3차원의 resistive MHD 시뮬레이션을 하였다. 자기장의 재결합은 current sheet을 경계로 서로 방향이 반대이고 크기가 다른 자기장을 초기에 설정해줌으로써 일어나게 하였으며, 비대칭적 자기 구조에서의 자기력선 재결합의 특성을 이해하기 위하여 대칭적 자기 구조에서도 시뮬레이션 하였다. resistivity는 x-point에서 가장 큰 값을 가지도록 local하게 설정하였으며 이로 인해 시뮬레이션 상자의 중심에서부터 자기장의 확산이 시작되었다. 시뮬레이션 결과 자기력선의 재결합은 대칭적인 자기장 구조와 비대칭적 자기장 구조 모두에서 일어나는 것을 볼 수 있었으나, 자기력선 재결합율은 비대칭적 자기장 구조가 작았다. 또한 magnetopause와 같은 구조에서 나타나는 guide field의 효과를 고려하기 위하여 비대칭적 자기 구조에 By방향의 자기장 성분을 포함시켜보았으며, 이 경우 자기력선 재결합율은 더욱 낮아졌다. 자기력선 재결합이 일어나는 영역의 특성을 좀 더 알아보기 위하여 test particle 시뮬레이션도 해보았으며 속도가 빠른 입자들은 자기력선 재결합 영역을 통과하는 반면 느린 속도의 입자는 통과하지 못했다. guide filed를 포함한 비대칭적 자기 구조의 경우는 By성분에 의해 입자의 z방향으로의 운동을 볼 수 있었다.