無衝突衝撃波のミクロおよびマクロ構造と安定性
宇宙空間にはさまざまな無衝突衝撃波が存在しています。例えば地球の周りにも、太陽からの超音速のプラズマの風（太陽風）が吹いており、これによって地球磁気圏の上流側には衝撃波が形成されています。衝撃波の構造は、上流のプラズマのパラメータによって決まります。一般に、マッハ数（上流プラズマの流れの速度）が大きくなると衝撃波は非定常になると考えられており、実際に数値シミュレーションによって時々刻々と衝撃波がその構造を変える様子が観測されています。
しかしながら、非定常な衝撃波については、その構造を記述する理論モデルが未だ確立されていません。マッハ数が大きくなると、上流から入射するイオンの一部が衝撃波面で反射されるため、衝撃波面の近傍ではプラズマを多流体モデルで記述する必要があります。我々は、独自の多流体モデルを用いて、非定常な衝撃波の構造を理論・数値シミュレーションを用いて議論しています。
一方、反射イオンの存在は、衝撃波面近傍のミクロな構造にも影響を与えます。これは、多流体プラズマの各成分間に生じた速度差によって、様々な微視的不安定性が励起されることに起因しています。不安定性によって励起された波動の特性やプラズマの加熱過程などを、理論・数値シミュレーションを用いて研究しています。上流プラズマの速度と反射粒子の割合αのパラメータ領域に対する、衝撃波の安定性
衝撃波遷移領域で励起される微視的不安定性に伴う電場・磁場揺らぎの空間構造
□ＭＨＤ衝撃波の大局的構造と安定性
宇宙空間の衝撃波はいわゆる無衝突衝撃波であり、イオンのラーマー半径程度よりも小さな空間的スケールにおいては、流体衝撃波とは著しく異なった様相を呈しています。一方で、それよりも大きな空間的スケールでは、無衝突衝撃波におけるマクロ物理量の遷移は、磁気流体衝撃波の場合と比較的よく一致するように見えますが、これには遠上流と遠下流の境界条件が系の内部状態によらずに決定されるという、定常な衝撃波特有の事情が関与しています。これに対し、例えば定常な磁気再結合過程では、下流の境界条件が一意的には決まらないため、無衝突プラズマ系における結果のマクロ平均が磁気流体系の結果と一致するかどうかは自明ではありません。この視点に基づいて、宇宙空間中の衝撃波の大局的構造と安定性を、局所的あるいは非局所的散逸過程を取り入れた磁気流体方程式系の枠組みの中で議論しています。衝撃波の安定性はいわゆる発展性条件と密接に関連しています。これは衝撃波に与えた摂動と衝撃波から伝播し得る波動モードの自由度のマッチングの問題として捉えることができます。１９６０年代に詳しく議論されたまま殆ど忘れさられていたところが、数年前の中間衝撃波の存在を示すＷｕ等の数値実験に端を発して、ふたたび注目を集めてきています。最近では、散逸を含む系において発展性条件が定性的に異なるものとなるかどうか、また不安定な衝撃波の崩壊過程についてなど、様々な立場から議論が行われています。
これらの経過をふまえ、ＭＨＤ衝撃波の安定性、回転不連続面の構造、中間衝撃波と回転不連続面の相互振動、崩壊後の構造を決める物理量などについて議論をすすめています。
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