磁気リコネクション

磁気リコネクション（magnetic reconnection）とは、プラズマ中で逆向きあるいは角度を異にする磁力線が局所的につながりを組み替え、それまで別々だった磁束管が一つの系として再構成される現象である。磁場のトポロジー（結び目構造）が変化する際に解放される磁気エネルギーは、プラズマの運動エネルギー（高速の噴出流）と熱エネルギー、さらに非熱的粒子の加速エネルギーへと変換される。太陽フレアや地球磁気圏のサブストーム、トカマクのソートゥース崩壊など、プラズマが存在するほぼすべての場所で起こる普遍的過程であり、磁気流体（MHD）では理想条件下で磁力線のつながりが保存されるため、リコネクションは必ず何らかの非理想効果（抵抗性、電子慣性、ホール効果など）が働く微小領域を必要とする。

現象とその幾何学

リコネクションの標準的な描像は、逆向き磁場が向かい合う電流シート（中性電流シート）である。磁場の再結合は X 型の磁気島構造（X 点）を中心に起こり、流入する磁束は X 点を通って再結合した後、両側へ高速の噴出流（アウトフロー）として流出する。X 点のごく近傍で磁力線のつながりが実際に切れる領域を拡散領域と呼び、そこでは理想 MHD の「磁力線は流体に凍りつく」という描像が破れる。再結合した磁束は下流で磁気島（プラズモイド）として切り離されることもある。

この幾何学は実験室でも意図的に作ることができる。二つのプラズマリング（磁束ロープ）を衝突させると、その間に電流シートが形成され、再結合を経て単一のトーラスプラズマへと合体する。図はその過程を高分解能磁気プローブアレイで撮影したものである。