６月度その３：三鷹太陽地上観測さんトピックス ➡ 直線偏光する太陽フレアの原因を探る！
三鷹太陽地上観測さんトピックス ➡ 直線偏光する太陽フレアの原因を探る！
＊ ６月４日現在の三鷹太陽地上観測さんのサイト [国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測] の下の方を見ますと、トピックスとして「太陽フレアの謎の偏光をさぐる」なる論文紹介があり、そこには：
太陽面で起きる爆発であるフレアが放つHα (エイチアルファ) 線の輝きには、偏光が見られるという報告がいくつもあります。一方それを否定する結果も出されており、その性質は謎でした。今回私たちは、多くのフレアの観測からこの偏光が一部のフレアでのみ起こる現象であることを明らかにしました。
写真の説明： 強い直線偏光が見られたフレアにおけるHα放射強度、直線偏光とフレア発生中の光球・コロナの画像。各画像中の等高線はHα強度の上昇している場所を表しており、直線偏光画像の緑矢印で示した場所に強い直線偏光が見られます。またコロナの画像の水色矢印は直線偏光の方向を示しており、コロナループ構造と対応しています。光球の白色光画像とコロナの紫外線画像は、ESA・NASA共同のSOHO consortiumの厚意によるものです。
とあります。
Hα線とは、Wiki [バルマー系列 - Wikipedia] より水素のバルマー系列に属する輝線で：
バルマー系列とは水素原子の線スペクトルのうち可視光から近紫外の領域にあるものである。 水素原子の線スペクトルのうち、可視光の領域に現れるものとして以下の4つの線が確認され命名されていた。
Hα線とは、n=3からn=2への遷移の際に放出される光子の波長で、近紫外線です。
上記のトピックスは：
[1] Kawate1 and Hanaoka2, 2019, The Astrophysical Journal, 872, 74, ( 1宇宙航空研究開発機構 宇宙科学研究所、2自然科学研究機構 国立天文台 ) 今年の論文発表だそうです。
＊ ここで、何故このフレアでHα線が直線偏光しているのか？について考えるのが、本日の課題です。
・ 直線偏光されたフレアのスポットが地球から観測されたという事は、このスポットのHα線光子の位相が揃っている事を意味しており、スーパーラディエンスを起こしている可能性があります。
・ スーパーラディエンスは反射鏡を持たないレーザと思えばよく、n=3にて強烈な反転分布が形成され、ひとつの光子の自然放射に誘導されて位相の揃った光子を放出する事になり、結果として放出される光は直線偏光に揃えられます。
・ レーザほどではないが、スーパーラディエンスは指向性の強い光ビームを発光します。 これが偶然地球方向から観測されたとは考えにくく、太陽フレアの特殊環境では広範囲・広角度に向けてスーパーラディエンス発光している可能性があります。
・ スーパーラディエンス放射光は一般のHα線に比べ、スペクトル幅が狭くなるはずであり、直線偏光していない他のフレアでのHα線の幅と比較すれば分かるはずです。
・ 最後に、何故このフレアだけに直線偏光が見られたのか？ですが、反転分布するには外部から冷却されるメカニズムが必要であり、何らかの理由でこのフレアは冷却される構造であった可能性があります。
ちなみにスーパーラディエンス・反転分布はプリコジンの [散逸構造 - Wikipedia] の一形態と捉えられます。
以上です
・ 黒点数の推移にご興味のある方は「読者」登録されますと、更新時にメッセージが届きますので、たいへん便利かと存じます。
・ 本ブログ題名「なぜ地球磁極は逆転するのか？」と件名「太陽黒点数の推移を追う！」は内容に於いて一致しません。 これは、はてなブログ無料版を使っている上で成行き上そう成ってしまったからです。 これを回避するにはproに行くしかないそうです。 現在、proに移行する計画は無く、当面このままで行くしか無い状況です。 混乱させて大変申し訳ないのですが、よろしくお願い致します。
・ 尚、太陽の黒点に関する一般的な解説は、こちら： [太陽黒点 - Wikipedia]
最後まで読んで頂き、ありがとう御座いました。
免責：
本ブログにおけるデータハンドリングと解釈・プログラム作成・結果としての内容などに関し、本ブログ著作者はいかなる責任を負うものでもありません。
引用：
６月度その２：太陽黒点数の推移を追う ➡ 太陽黒点数とSP500の推移を追う！
太陽黒点数の推移を追う ➡ 太陽黒点数とSP500の推移を追う！
2015年6月〜2019年5月までの48ヶ月間の黒点数の推移とSP500の推移を示します。
・ 黒点数はその月の一日当たりの平均値で、月初に前月値が国立天文台・三鷹太陽観測さんから公開されています。
・ 米国の株価指数SP500は翌月初の始値を取っており、ここで最終値は６月３日（月曜）の始値であり、平均値ではありませんのでご注意下さい。 SP500は40.0で割った値表示ですので、ご注意下さい。
・ 私は株はもうやっておりませんが、黒点数とSP500は相関があると見ており、今回、翌月初の値を取ると６月３日（月）の始値で下降に転じました。
・ 厳密に言えば、SP500はサイクル24の黒点数ではなく、新しいサイクル25の黒点数増加に対応して上昇するものと思われます。
・ ５月段階の黒点はサイクル24に属するものと思われ（正確には三鷹さんの見解を待つ必要があります）、サイクル24の黒点が続く限りSP500は下降するか振動するものと思われます。
・ サイクル25が始まるのは2019年末頃か？と思われ、それまでは不安定な動きとなる可能性があります。
尚、投資はすべて自己責任にてお願い申し上げます。
以上です
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引用：
2019-05 ６月度その１：太陽黒点数の推移を追う、直近４８ヶ月のグラフ表示！
本ブログは、直近４８ヶ月の太陽黒点数の推移をグラフ表示します
観測は、三鷹太陽地上観測さん [1] が行っており毎月データが公開されていて、これをグラフ化したものです（著作権は国立天文台に属します、NOAJは略称です）。
＊ 何故４８ヶ月かと言うと、黒点数は１３ヶ月平均を取って調べるからです。 ある月を取り上げた時、前方６ヶ月と後方６ヶ月を取り、合計１３ヶ月の月平均を出します。 これを月単位にスキャンし最小となる月が新しい太陽サイクルが始まる月です。 それを調べるには４８ヶ月あれば充分だからです。
＊ １６４５年〜１７１５年、黒点がほとんど出現しない時期があり [マウンダー極小期 - Wikipedia] 、そのうちの３０年間で観測された黒点数はわずか５０個（本来なら４〜５万個）でした。 マウンダー極小期が明けてから黒点数はほぼ１１年単位に増減を繰り返しており、明けた最初の１１年をサイクル１として、現在はサイクル２４の最終段階（黒点数最小期）に入っています。
＊ 現在は正に１１年に一度の太陽サイクルが切り替わる時であります。 この目で新太陽サイクル２５が始まるのを見てみよう、が本ブログの目的です。
２０１５年６月〜２０１９年５月迄・４８ヶ月間の太陽黒点数推移
三鷹太陽地上観測さん測定の月平均黒点数・４８ヶ月（４年分）を表示（©国立天文台）。
２０１９年０５月は平均10.16個で、北半球は10.16、南半球では0でした。
２０１９年０４月は平均9.58個で、 北半球は9.58、 南半球では0でした。
２０１９年０３月は平均7.30個で、 北半球は6.83、 南半球では0.48でした。
２０１９年０２月は平均0.00個で、 北半球は0、 南半球では0でした。
２０１９年０１月は平均7.68個で、 北半球は7.68、 南半球では0でした。
５月も北半球の黒点のみで、恐らくサイクル２４に属する黒点と思われます。 黒点数が増えていると言っても、サイクル２４の黒点数では逆転はまだ起きません。 あくまでもサイクル２５に属する黒点が出現しませんと。
詳細は三鷹さんの見解待ちとなります。
サイクル２５はまだ大分先ではなかろうか？と思います。
ここは、三鷹さんに観測を続けて頂くしかありません。 何卒、よろしくお願い申し上げます。
以上です
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・ 本ブログ題名「なぜ地球磁極は逆転するのか？」と件名「太陽黒点数の推移を追う！」は内容に於いて一致しません。 これは、はてなブログ無料版を使っている上で成行き上そう成ってしまったからです。 これを回避するにはproに行くしかないそうです。 現在、proに移行する計画は無く、当面このままで行くしか無い状況です。 混乱させて大変申し訳ないのですが、よろしくお願い致します。
・ 尚、太陽の黒点に関する一般的な解説は、こちら： [太陽黒点 - Wikipedia]
最後まで読んで頂き、ありがとう御座いました。
免責：
本ブログにおけるデータハンドリングと解釈・プログラム作成・結果としての内容などに関し、本ブログ著作者はいかなる責任を負うものでもありません。
引用：
[1] 国立天文台 太陽観測科学プロジェクト 三鷹太陽地上観測
[2] List of solar cycles - Wikipedia
５月度その２６：太陽磁極の逆転を追う ➡ MHDシミュレータ ➡ リーマン問題・Bx,By,Bzすべて変化させてみる！【追記】この走行は誤りでした！
太陽磁極の逆転を追う ➡ MHDシミュレータ ➡ リーマン問題・Bx,By,Bzすべて変化させてみる！【追記】この走行は誤りでした！
＊ という訳で、前回で伝導電流がどの方向へ流れているのか？を考えるのは止めにして、磁束方向にバリエーションを付けてみる実験です。
理由は、太陽表面ではポロイダル磁場とトロイダル磁場が交錯しており、綺麗な単一方向の磁場という事はないのでは？と思えたからです。
いつまでもリーマンから抜け出せませんが、衝撃波管問題の外部環境と動作の方向を理解しておきたい、という気持ちが強いのです。
＊ 修正したソースは以下で、オリジナルは0.0：
if ( x(i) < 0.d0 ) then
! Brio & Wu (1988)
ro0 = 1.d0
pr0 = 1.d0
vx0 = 0.d0
vy0 = 0.d0
vz0 = 0.d0
bx0 = 0.75d0 ! here
by0 = 1.d0
bz0 = 0.75d0 ! here
else
! Brio & Wu (1988)
ro0 = 0.125d0
pr0 = 0.1d0
vx0 = 0.d0
vy0 = 0.d0
vz0 = 0.d0
bx0 =-0.75d0 ! here
by0 =-1.d0
bz0 =-0.75d0 ! here
endif
であり、Bx,By,Bzはすべてステップ入力である。
＊ 結果のBx, By, Bzのgifは以下の通り、時間はT=0, 1, 2の３点：
Bx:T=0でステップ入力、フラット応答！
By:T=0でステップ入力、その後過渡応答
Bz:T=0でステップ入力、その後過渡応答
＊ Bx, By, Bz どれも独特の応答を示した！ これでなくっちゃツマラナイ。
・ まず、X方向の磁束成分はゼロとなる、という事は、やはり伝導電流はX方向へ流れている？などと、また電流の事を考えてしまいます。
・ Y方向とZ方向の磁束反応パターンの違いが面白い、理由を考えてみます。
【追記】この走行は誤りでした！
再度、走行させた所：
negative pressure at 152 1 P: -0.11253499909641997
というメッセージが出ている事を確認致しました。
負の圧力を検出した、との意味です。
gifが出てきたのは、それ以前のデータがあったからです。 走行前に過去データをすべて消去してから走行させるようにシェルを変更致しました。
申し訳御座いませんでした m(__)m
最後まで、読みづらい内容、お読み賜りまして、誠にありがとう御座いました。
５月度その２５：太陽磁極の逆転を追う ➡ MHDシミュレータ ➡ リーマン問題・Bz初期設定値も設定してみる！
太陽磁極の逆転を追う ➡ MHDシミュレータ ➡ リーマン問題・Bz初期設定値も設定してみる！
＊ という訳で、Bz初期値もBxと同じ0.75固定値を設定してみた。
＊ 上がオリジナルでBx=0.75,Bz=0.0、下がBx=0.75,Bz=0.75である：
Bx=0.75,Bz=0.0
Bx=0.75,Bz=0.75
＊ 多少異なる。
いずれにせよ、伝導電流をZ方向に導く為にBx=0.75とし、Bz=0.0とする、とした考えは間違いであった。
伝導電流はX-Y平面なりX-Z平面を面電流として流れているのだろう。
最後まで、長い事、何回も、お読み頂きまして、誠にありがとう御座いました。
５月度その２４：太陽磁極の逆転を追う ➡ MHDシミュレータ ➡ リーマン問題・Bx初期設定値を振ってみる！
太陽磁極の逆転を追う ➡ MHDシミュレータ ➡ リーマン問題・Bx初期設定値を振ってみる！
＊ という訳で、Bx初期値はどのような働きをしているのか？を知る為に、これを振ってみる。
＊ まず、最初はオリジナル ! Brio & Wu (1988) モデルで：
if ( x(i) < 0.d0 ) then
! Brio & Wu (1988)
ro0 = 1.d0
pr0 = 1.d0
vx0 = 0.d0
vy0 = 0.d0
vz0 = 0.d0
bx0 = 0.75d0 ! 正の固定値を設定
by0 = 1.d0 ! プラス１
bz0 = 0.d0
else ! ゼロ未満で切り替え
! Brio & Wu (1988)
ro0 = 0.125d0
pr0 = 0.1d0
vx0 = 0.d0
vy0 = 0.d0
vz0 = 0.d0
bx0 = 0.75d0 ! 正の固定値を設定
by0 =-1.d0 ! マイナス1で、ステップ入力
bz0 = 0.d0
endif
である。一次元Xの長さは300で中央がXゼロで左右対象。
Byの走行結果は：
である。 尚、Bxは0.75固定で、Bzはゼロ。
＊ ここでBx = 0.0 としてみると：
if ( x(i) < 0.d0 ) then
! Brio & Wu (1988)
ro0 = 1.d0
pr0 = 1.d0
vx0 = 0.d0
vy0 = 0.d0
vz0 = 0.d0
bx0 = 0.d0 ! 0.75d0
by0 = 1.d0
bz0 = 0.d0
else
! Brio & Wu (1988)
ro0 = 0.125d0
pr0 = 0.1d0
vx0 = 0.d0
vy0 = 0.d0
vz0 = 0.d0
bx0 = 0.d0 ! 0.75d0
by0 =-1.d0
bz0 = 0.d0
endif
得られたByは：
であり、シャープ性に欠けてくる。 尚、Bx、Bzは共にゼロ。
＊ Bxの初期値依存性については、もう少し調べてみないと分からない。
かなかなリーマンから抜け出せないけれど、基本中の基本との事なので、ジックリ理解しないとイケナイと考えております。
最後まで、長い事、何回も、お読み頂きまして、誠にありがとう御座いました。
５月度その２３：太陽磁極の逆転を追う ➡ MHDシミュレータ ➡ 磁束総和は閉じている条件！【追記】結果が出ました！【追記2】伝導電流の方向を考えると！【追記3】初期設定Bxが決定づけている？
太陽磁極の逆転を追う ➡ MHDシミュレータ ➡ 磁束総和は閉じている条件！【追記】結果が出ました！【追記2】伝導電流の方向を考えると！【追記3】初期設定Bxが決定づけている？
＊ という訳で、MHDシミュレータ・OpenMHDの世界、一次元または二次元の世界において、磁束Bの出し入れは常に総和でゼロにて閉じている、という条件を設定してみよう。
と言うのも、総和でゼロでない初期条件はいくらでも作れるように見える、からです。 ゼロでないアンバランスな初期条件からスタートする必要があるケースもあるのかもしれませんが、私の場合まずはゼロで閉じた世界での動作に限ってみたい、からです。
＊ そこで、チェック・プログラムを作ってみて、シミュレーション結果について調べてみよう、提供されている例題に適用してみたい、と考えています。
結果が出るのに多少時間がかかります。
【追記】結果が出ました！
まず、最もシンプルな、OpenMHD一次元例題の1D_basicというリーマン問題について、結果が出ました：
磁束Bのｘ, ｙ, ｚ成分について、時刻00000, 00001, 00002 について、一次元配列セルであるX=1〜300迄の各要素の総和と取ると：
time 00000 : Bx : 225.0
time 00000 : By : 0.0
time 00000 : Bz : 0.0
time 00001 : Bx : 225.0
time 00001 : By : 0.0
time 00001 : Bz : 0.0
time 00002 : Bx : 225.0
time 00002 : By : 0.0
time 00002 : Bz : 0.0
となり、各時刻において、磁束Bの変化分の総和はゼロである事が確認できました。
但し、Bx成分については、初期値から一定の磁場が掛かっています。 これは伝導電流は一定のローレンツ力を受けている事を示しています。
Byに関するgifは、以下の通りで：
gifの１番目の画像：t = 00000 は初期値で、+1.0 から中央で -1.0 に変化するステップ応答ですから、Byの総和がゼロになるのは当たり前なのですが（目視で分かる）、
gifの２番目と３番目の画像：t = 00001 と 00002 について、x軸に沿ったByの総和がキチンとゼロになっているのを見るのは、驚きです（Byは1.0から-1.0の間を振られています）。
尚、チェックプログラムはrubyで組んでいます、rubyに慣れておりますもので。
【追記2】伝導電流の方向を考えると！
という訳で、以前から気になっていた伝導電流の方向を考えてみます。
これは、ローレンツ力を発生する左手の法則であれ、電磁誘導による起電力の結果発生する新規な電流である右手の法則であれ、逆方向だけど方向は同じ（変な日本語ですが！）という前提で考察を進めます。
磁束方向がYですので、伝導電流はXかZです（必ず直交します）。
ここで、理想MHD環境においては、磁束は流体に凍結されていて、流体に乗って流体方向に動きますので、流体はX方向に流れていますから、伝導電流がX方向という事はありえず、伝導電流はZ方向となります。
この帰結、正しいのでしょうか？
しかし、磁束の方向はY方向であるが、磁束は流体に凍結されてX方向に流れている、という状態はあり得るから、それですと伝導電流のX方向はあり得ますね。
もう少し考えてみます。
【追記3】初期設定Bxが決定づけている？
という訳で、上記の考察からでは伝導電流の方向がXなのか？Zなのか？を決定づけるには要素が足りない事が分かる。
それを決定づけている要素が初期設定されている磁束成分Xではなかろうか？
Bxの存在により、伝導電流はX方向に流れる事は出来ず、従ってZ方向となる。
初期設定Bxは、伝導電流の方向をZとする為に変動する事のない固定値として導入されたのではなかろうか？
という結論にしておいて、この記事はクローズさせて頂きたく。
