The impact of meridional circulation on stellar butterfly diagrams and polar caps
对快速旋转的类太阳恒星的观测表明，在它们的极区存在着明显的反极性磁场混合体。为了解释这些观测结果，描述磁通量表面输运的模型要求存在快速回旋流。在这里，我们链接子表面和表面磁通量传输模拟调查（i）的纬向环流的影响，峰值速度<125米/秒的磁通量管的纬向喷发模式和（ii）产生的蝴蝶图对极磁场属性的影响。在它们爆发之前，具有低场强和初始截面低于约300 km的磁通量管经历了通过纬向流增强的向极偏转。特别是起源于低纬度和中纬度之间的对流过冲区域内的通量管受到强烈影响。爆发的磁通量的这种纬度相关的向极偏转使得恒星蝶形图的翅膀明显地凸出。随后的地表磁场演变表明，在高纬度地区新出现的两极数量的增加促进了极性磁场的相反极性的混合。相关的磁通量密度比不考虑喷发前偏转的情况高约20%，这使得以前的研究预测的快速湍流的必要性变得容易。为了重现观测到的极场特性，纬向环流的速率必须在100米/秒的量级，并且对流区底部产生磁通量管的纬度范围（<50度）必须大于太阳情况下的纬度范围（<35度）。
2006-04-05 astro-ph
Deep meridional circulation below the solar convective envelope
在合理的假设和近似下，我们用修正的MHD方程计算了对流包络中的对流速度$U$。得到了该方程的解析解为$U(x,μ) = \sum_{n=0}^\infty \bigl[u1_n x^n + u2_n x^{-(n+3)}\bigr] C_n^{3/2}(μ)$，其中$x$为无量纲半径，$μ= cos{\vartheta}$，${\vartheta}$为共纬度，$C_n^{3/2} {(μ)}$为3/2阶Gegenbaur多项式，$u1_n$和$u2_n$为未知常数.结果表明，从地面来的纬向速度流似乎深入到对流包层底部以下和辐射区的外部。由于对流包络线以下的深流速和辐射区外部的非常高的密度分层以及可能存在的强（$\sim$ $10^{4}$ G）环形磁场结构，对流流动的传输速度大大降低。因此，返回流不太可能像某些通量输送发电机模型所要求的那样到达地表（有一个太阳周期）。另一方面，需要深对流来燃烧辐射区外部的锂，从而支持在地表观测到的锂缺乏。
2008-03-08 astro-ph
Simulations of turbulent convection in rotating young solar-like stars: Differential rotation and meridional circulation
我们提出的三维模拟结果的深对流信封的年轻（10百万年）一个太阳质量的恒星，得到的滞弹性球谐代码。由于年轻恒星的自转速度比主序星快，我们系统地研究了恒星自转速度的影响，考虑恒星的自转速度是太阳的五倍。这些非线性模型的目的是了解对流和旋转之间复杂的相互作用。我们讨论了湍流度和旋转速率对平均流的强度和拓扑结构的影响。对于所有的计算模型，我们发现一个太阳型的表面差异旋转，赤道加速度，和纬向环流，表现出多细胞结构。根据我们的模拟，即使在高自转速率下，差分自转对比度仅略微减小，纬向环流强度也明显减弱。我们还表明，当泰勒数大于某个阈值（Ta>10^9）时，对流可以发展出摇摆行为。由于模拟与高湍流水平和旋转速率表现出强烈的圆柱形内部旋转的配置文件，我们已经考虑了斜压效应的影响，在这些年轻的太阳的对流包络线的基础上，看看这种效果是否可以修改，否则近圆柱形的配置文件，以产生更多的圆锥形，类似太阳的配置文件。
2007-07-26 astro-ph
Exploring a deep meridional flow hypothesis for a circulation dominated solar dynamo model
环流主导的太阳发电机模型，采用日震旋转剖面和固定的纬向流，给出了一个很好的近似的大尺度太阳磁现象，如11年周期或所谓的黑尔极性定律。然而，在高纬度地区的径向剪切的较大幅度使得发电机在高纬度地区产生强的环形磁场，与太阳黑子的观测结果（斯波雷定律）相矛盾。Nandy和Choudhur（2002）提出了一个可能的解决方案，其中深层纬向流可以传导稳定层（辐射核心）内部的磁场，然后允许它在低纬度爆发。我们最近在一个不同的近似下探索了这一假设，使用Dikpaty和Charbonneau（1999）提出的磁浮力机制，发现一个深纬向流将环形磁场的最大值推向太阳赤道，但是，与Nandy和Choudhuri（2002）相反，第二个最大磁场区仍然在两极（Guerrero和Munoz（2004））。在这里，我们回顾这些结果，并讨论了一个新的可能的情况下，速跃层有一个椭球形，早期日震观测Charbonneau等。例如，（1999），并发现速跃层的几何形状的修改可以导致与观测结果非常一致的结果，并打开了通过发电机模型更详细地探索磁场可以真正存储的地方的可能性。
2005-04-04 astro-ph
Accretion disks around black holes: dynamical evolution, meridional circulations and gamma ray bursts
研究了双星系中黑洞与中子星碰撞后形成的黑洞周围大质量吸积盘的流体动力学演化。初始条件取自合并双星的三维计算。假设方位角对称，我们遵循0.2秒的磁盘结构的时间依赖性。我们使用理想气体的e.o. s.，并假设所有耗散的能量都被辐射出去了。圆盘由于粘性应力而演变，用α定律建模。我们研究的磁盘结构，并建立和坚持在我们的计算中的强对流环流。这些由沿赤道平面的强烈外流组成，这些外流在靠近圆盘表面的地方反向并会聚在吸积器上。在伽玛暴的背景下，我们估计从中微子和通过磁主导机制的系统释放的能量，并发现它可以分别高达10^52 erg和10^51 erg，在估计的时间尺度为0.1-0.2秒。中微子-反中微子湮灭很可能仅由脉冲能量输入产生爆发（湮灭光度标度为t^（-5/2）），因此无法解释大部分具有复杂光变曲线的爆发。然而，质量约为0.1-0.25兆太阳的气体在轨道碎片中幸存下来，使强磁场（~10^16高斯）能够在致密物质中锚定足够长的时间，以驱动短伽马射线暴。我们还调查了连续的能量注入所产生的黑洞慢慢地吞下其余的磁盘，并讨论其后果的伽玛射线暴余辉发射。
2002-06-02 astro-ph
Meridional flow profile measurements with SOHO/MDI
我们提出了一种新的日震方法来分析SOHO/MDI数据，以推动目前的径向深度的限制，太阳的纬向流测量。分析连续三个月的资料发现，在太阳活动极小期，赤道气流在上层对流区如预期的那样是向极地方向运动，在40 Mm（~0.95 Rsol）处转向赤道方向，在下层对流区可能再次改变方向。这可能表明在每个半球有两个半球循环细胞，一个在另一个之下。
2007-11-30 astro-ph
Meridional flow and differential rotation by gravity darkening in fast rotating solar-type stars
对观测到的AB Dor和PZ Tel等非常年轻的太阳型恒星具有相当强的表面总差旋给出了解释。由于它的快速旋转，不均匀的能量流离开恒星核心，因此外部对流区从下面不均匀地加热。由于赤道的这种“重力暗化”，在表面产生了向赤道流动的赤道气流，从而加速了赤道自转。该效应随对流区底部热通量的归一化极赤道差ε线性增长。对于太阳型恒星，约9 h的自转速率导致ε=0.1。在这种情况下，当无量纲扩散系数$c_ν$和c_x在1和0.1之间变化时（标准值c_v \simeq c_x \simeq 0.3，见表1），恒星表面角速度的赤道极差δΩ从不可观测的0.005/天变化到（期望）0.03天$^{-1}$。在所有的情况下，地球表面的极赤道之间的相关温差都小得难以观测。我们得到的（顺时针）反时针环流与（逆时针）环流相反，它是外对流区非均匀旋转的Λ-理论中的副产品。这种情况的后果，为那些发电机理论的恒星活动进行了讨论，工作与纬向环流作为主导的磁平流效应在纬度产生类似太阳的形式的蝴蝶图。关键词：流体动力学，恒星：自转，恒星：主序前，恒星活动
2001-10-30 astro-ph
A numerical MHD model for the solar tachocline
有一些成功的方法可以解释由太阳核中的极向磁场形成的速跃层。在这里，我们提出了第一个MHD模拟的太阳速跃层，自洽包括纬向环流。我们发现，纬向流显着改变的形状和速跃层的特性。我们发现，在纳入的纬向环流，速跃层可以形成，即使极向场线穿过辐射区和对流区之间的边界。我们还讨论了磁普朗特数以及磁雷诺数对速跃层性质的影响。在较高的磁雷诺数和/或较低的磁普朗特数的速跃层薄得多。我们预计，一个极向磁场种子场约1 G将足以产生的速跃层的太阳。然而，该模型要求初始磁场在一个狭窄的范围内，以满足速跃层的解决方案。包括稳定温度梯度的模拟产生了比没有它的模拟更浅和更慢的纬向环流，正如太阳表面锂丰度所期望的那样。
2005-03-09 astro-ph
Helioseismic data inclusion in solar dynamo models
运动发电机模型中的一个重要组成部分是太阳对流区内的速度场。特别是，差分旋转现在很好地限制了日震观测。日震学还为我们提供了近地层中纬向环流随深度变化的信息。然而，在太阳能发电机模型中使用的典型的速度输入，继续是一个分析适合所观察到的差分旋转和理论上构建的双曲气流剖面，只匹配在表面的峰值流速。在这里，我们采取现实的日震数据同化的第一步，通过提出的方法来构建差分旋转和纬向环流剖面，更紧密地符合目前可用的观测约束。我们还提出了模拟驱动的同化旋转和四个似是而非的配置文件的内部纬向环流-所有这些都符合日震推断近地表深度依赖性，但其幅度是不同的。我们讨论了如何与那些纯粹的分析适合驱动的结果进行比较。我们的结果表明，在太阳对流区的大部分旋转的纬向剪切起着更重要的作用，比速跃层或表面径向剪切，在环向场的诱导。我们还发现，它是赤道逆流的速度在对流区的底部的对流，而不是多远到辐射内部渗透，主要决定发电机周期。鉴于改进的日震约束，预计将在未来，我们的分析奠定了基础，这些数据内发电机模型同化。
2009-06-29 astro-ph
On the role of meridional flows in flux transport dynamo models
太阳是一颗磁星，其磁性和周期性活动与内部发电机的存在有关。我们的目标是了解太阳磁场22年周期的建立，其相关的蝴蝶图和场宇称选择通过太阳全球发电机的数值模拟。受最近的观测和三维模拟，都表现出多细胞流在太阳对流区的启发，我们试图解释各种配置文件的流通太阳平均场发电机模型的行为的影响。我们正在使用2-D平均场通量传输Babcock-Leighton数值模型，其中我们测试了几种类型的对流：1个大的单细胞，2个细胞的半径和4个细胞每半球。我们确认，增加细胞的纬度往往加快发电机周期，而增加细胞的半径超过三倍的周期。我们发现，在四个细胞模型的周期是不太敏感的流速比在其他简单的纬向环流廓线研究。此外，我们的研究表明，增加细胞的半径或纬度似乎有利于宇称切换到一个四极的解决方案。根据我们的数值模式，所观察到的22年周期和偶极宇称很容易复制的模型，包括多细胞对流。相反，由此产生的蝶形图和相位关系之间的环向和极向场的影响，它是不可能的，这样的多细胞对流持续很长一段时间内的太阳，而不必重新考虑模型本身。
2007-12-19 astro-ph
Diagnoses to unravel secular hydrodynamical processes in rotating main sequence stars
本文详细分析了旋转恒星辐射区角动量和化学物质输运的主要物理过程。我们专注于的情况下，纬向环流和剪切引起的湍流只包括在模拟中。我们的分析是基于一个2-D表示的长期流体动力学，这是治疗使用球谐函数展开。我们提出了一个完整的重建与诊断的角动量，热量和化学物质的运输的温度和平均分子量的波动和相关的dronal循环。在本文件中，这些工具被用来验证分析的两个主要序列恒星模型的1.5和20 Msun的流体动力学已被广泛研究的文献。我们得到一个清晰的可视化和精确的估计不同的条款进入角动量和热输运方程在辐射区。这使我们能够证实在过去的十年中获得的主要成果Zahn，Maeder，和合作者有关的长期流体动力学等对象。我们着重于角动量损失和结构调整驱动的纬向环流。通过详细的计算和分离的各种成分，我们首次定量地证实了这个环流的熵平流是非常好的平衡的正压效应和热弛豫在大多数的主要序列的演变。这使我们能够得到简化的热弛豫在这个阶段。赤道气流反过来平流热量，并产生温度波动，通过热成风引起差异旋转，从而关闭运输回路。
2008-12-01 astro-ph
Observation and Modeling of the Solar-Cycle Variation of the Meridional Flow
我们提出了独立的观测太阳表面附近的流动的太阳周期变化，在深度约60毫米，在纬度范围$\pm45^\circ$。我们发现，时变分量的纬向流在这两个深度有相反的符号，而时变分量的纬向流的相位。这与以前的结果是一致的。然后，我们调查的意见是否是一致的太阳周期依赖的纬向环流的理论模型的基础上，通量输送发电机与地转流引起的辐射损失增加的活动区带（唯一现有的定量模型）。我们发现，该模型和数据是在定性的协议，虽然太阳周期变化的幅度在60毫米的纬向流被低估的模型。
2008-03-06 astro-ph
A Large Eddy Simulation of Turbulent Compressible Convection: Differential Rotation in the Solar Convection Zone
我们提出了两个模拟的对流区，通过求解完整的流体动力学方程在一个节的球壳的结果。第一个模拟有圆柱形旋转轮廓（平行于旋转轴）和一个强大的纬向环流，贯穿整个深度。第二个模拟有圆柱体和圆锥体之间的等旋等高线，以及一个弱的回旋环流，集中在壳体的最上部。我们发现，太阳差异旋转是直接相关的纬度熵梯度，渗透到对流区的深层。我们还提供了一个解释的角速度剪切发现在低纬度附近的顶部。径向和纬向速度波动之间的非零相关性在该区域产生显著的雷诺应力。这构成了角动量向内的净输送，这导致了顶部附近差动旋转的整体结构的轻微修改。本质上，{ \it热力学通过泰勒-普劳德曼动量平衡控制动力学}。雷诺应力仅在表层变得显著，在那里它们产生弱的纬向环流和角速度“颠簸”。
2000-11-21 astro-ph
Speed of Meridional Flows and Magnetic Flux Transport on the Sun
我们利用磁蝶图来确定太阳表面向两极的磁通量传输速度。通量传输的表现形式是从太阳黑子带延伸到极地地区的细长结构。这些结构的斜率被测量和解释为纬向磁通量传输速度。在3.5- 12微米深度上，与时距日震学测量的纬向流平均速度比较，大体上是一致的，但在磁场所占的区域，通量输送和纬向流的速度有很大的不同。活动区附近的局地环流，特别是活动区赤道一侧的强向赤道气流，影响日震学计算的平均速度廓线，但不影响磁通量输运。结果表明，在太阳发电机模型中，不能直接采用日震学测量的平均纵向平均纬向流来描述磁通量输运，而必须考虑这些流的纵向结构。
2007-10-09 astro-ph
Flux-transport dynamos with Lorentz force feedback on differential rotation and meridional flow: Saturation mechanism and torsional oscillations
本文讨论了一个动态的磁通输运发电机模型，该模型考虑了感应磁场对微分旋转和旋向流的反馈。我们考虑了两种不同的反馈方法：平均场洛伦兹力和输运系数的猝灭，如湍流粘度和热导率。我们发现，即使是强反馈的双旋流不改变的通量运输发电机显着的字符，但它会导致显着减少的差异旋转。在很大程度上与发电机参数无关，当对流区底部的环向场达到1.2和1.5 T之间时，发生饱和，转换成磁能量的能量相当于太阳光度的约0.1至0.2%。通过洛伦兹力反馈产生的扭转振荡显示出一个主要的极向传播分支，与磁周期的正确相位关系。我们发现，将增强表面冷却的活动区带（Spruit提出）导致赤道传播分支与观测结果吻合良好。
2006-06-26 astro-ph
Transport and mixing in the radiation zones of rotating stars II. Axisymmetric magnetic field
本文的目的是改善模拟的化学元素的混合，发生在恒星辐射区。除了在我们以前的论文中考虑的经典旋转混合，这是热驱动的双旋环流和由差分旋转剪切产生的湍流的联合作用的结果，我们在这里包括一个轴对称磁场的效果在一个自洽的方式。我们处理平流的领域的纬向环流，其欧姆扩散，并通过剪切差旋转的生产，其环形分量。假定洛伦兹力不超过离心力;它作用于斜压平衡，从而作用于纬向流，并对角动量的输送有很大影响。所有的变量和控制方程都在球面或球面矢量函数中展开到任意阶：这产生了一个在时间和径向坐标中的偏微分方程系统，可以在恒星结构代码中实现。
2005-06-06 astro-ph
Anti-solar differential rotation
几颗恒星观测到的反日型差异自转可能是快速纬向流的结果。足够密集的纬向环流可能是由大尺度的热不均匀性造成的，也可能是由伴星的潮汐力造成的。第一个结果的反太阳旋转的巨恒星磁致热不均匀性的模拟。对观测检验理论的前景进行了讨论。
2005-04-07 astro-ph
Solar differential rotation and meridional flow: The role of a subadiabatic tachocline for the Taylor-Proudman balance
我们提出了一个简单的模型，太阳差旋转和纬向环流的基础上平均场参数化的雷诺应力驱动的差旋转。我们包括次绝热部分的速跃层，并表明，这与湍流的对流区和过冲区域内的热传导率，提供了关键的物理打破泰勒-普劳德曼约束，这决定了差分旋转与等高线平行的旋转轴的情况下的等熵分层。我们表明，差分旋转的轮廓线倾斜10 - 30度的旋转轴是一个强大的结果的模型，这不依赖于雷诺应力和假设的粘度的细节，只要雷诺应力向赤道输送角动量。相对于假设的雷诺应力的细节，对流流动更敏感，但对流区底部的赤道方向和对流区上半部分的极方向的流动单元是优选的流动模式。
2006-04-21 astro-ph
Turbulent Elasticity of the Solar Convective Zone and the Taylor Number Puzzle
以往对太阳对流区（SCZ）角动量平衡和纬向环流的研究主要是采用简单湍流模型的半解析方法，或流体力学或磁流体力学的直接数值模拟方法。在这两种情况下，包含磁场都是麻烦的。此外，这两种方法都难以再现已知的SCZ的角速度轮廓;这是泰勒数之谜。我讨论了初步工作，其中我将磁场到一个粘弹性湍流模型的SCZ和应用这个问题的回旋环流和角动量平衡。我认为，这样的方法可能有助于解决泰勒数之谜的SCZ和带来的理论预测的大规模运动的SCZ与观测一致。
2006-02-23 astro-ph
Secrets of Magnetohydrodynamic Hell: The Solar Circulation Paradox and the Geodynamo
人们普遍认为，差速旋转对于维持太阳和行星磁场的发电机效应至关重要，但发电机效应往往与驱动它们的流动相反，并且不确定是什么驱动差速旋转。差旋和纬向环流的相对符号与科氏力修正的简单对流不一致。我们调查发电机机制与所观察到的太阳环流一致，并讨论如何反应JXB部队会影响这样的流量。我们制定的标度规则，涉及的磁场强度平均旋转和对流热传输。
2009-07-10 astro-ph nlin.CD
