Concentration of toroidal magnetic field in the solar tachocline by eta-quenching
我们表明，如果在太阳能发电机中使用的湍流磁扩散率被假定为“淬火”，通过增加环形场，更大的幅度和更集中的环形场可以诱导从一个假设的极向场的差分旋转比如果没有淬火。这种放大和集中机制被削弱，并由微分旋转上的j × B反馈限制。尽管如此，它的强度足以在对流区底部附近产生~100 kG的环形场，也许与“爆炸通量管”过程相结合。如此高的磁场是太阳黑子在低太阳纬度出现的必要条件。
2005-05-31 astro-ph
Turbulent $α$-effect in twisted magnetic flux tubes dynamos in Riemannian space
本文给出了在黎曼空间中用磁通管发电机表示的扭曲磁通量管中的一阶扭转$α$效应的解析解。磁场的环向和极向分量以$r^{-1}$形式衰减，同时随时间呈指数增长。螺旋发电机的速度取决于管的弗伦内曲率的值。$α$因子具有来自常扭管近似的基本贡献。还假设管的磁轴的曲率是恒定的。虽然$α$ -效应发电机方程在黎曼磁通管坐标系中是相当复杂的，一个简单的解决方案，假设无力磁场是可能的。如果发电机作用能够同时改变发电机通量管的扭转和曲率的符号，则发电机解决方案是可能的。
2007-12-26 astro-ph
Magneto-rotational overstability in accretion disks
本文对磁化吸积盘中的磁旋转不稳定性进行了解析和数值研究。在这些研究中，我们利用线性化的可压缩MHD方程。这些计算是针对圆柱极限中的一般径向分层圆盘进行的。特别地，我们研究了非零环向磁场分量对开普勒盘中磁旋转不稳定性的增长率和振荡频率的影响。我们发现这些不稳定性的持久性吸积盘接近均分。我们的计算表明，这些本征模变得过稳定（复本征值），由于存在的环形磁场组件，而他们的增长率略有下降。此外，我们还证明了弱磁化亚开普勒旋转圆盘中存在磁旋转超稳定性。我们表明，增长率与圆盘的旋转频率成正比。这些本征模也有一个非零的振荡频率，由于存在的主导环向磁场组件。磁共振成像的过稳定特性随着磁盘的旋转频率的降低而增加。
2005-04-27 astro-ph
Sustained magneto-shear instabilities in the solar tachocline
我们提出了非线性三维模拟的稳定分层的太阳速跃层中的旋转剪切的机械强迫维持的部分。当一个宽的环向场轮廓被指定为一个初始条件时，一个蛤壳不稳定性enumerates这是类似的自由发展的情况下，以前研究。在初始非线性饱和之后，剩余平均场显然太弱而不能无限期地维持不稳定性。然而，当施加一个平均极向场，除了旋转剪切，一个螺旋稳定的状态是实现在其中的蛤壳不稳定性是连续操作。这种状态的特点是由一个准周期的平均环向场和纵向波数m=1的不稳定模式之间的能量交换。这种准周期性的行为有几年的时间尺度，可能会影响整个太阳活动周期的速跃层动力学和场出现模式。
2007-01-23 astro-ph
Instability of toroidal magnetic field in jets and plerions
喷流和脉冲星供给的超新星遗迹（plerions）倾向于发展高度有组织的环形磁场。这样的场结构可以解释某些射流的偏振特性，并有助于它们的横向约束。环形场的几何形状也是蟹状星云模型的核心--蟹状星云的原型--并导致了蟹状星云脉冲星的风必须有一个弱磁场的推论。然而，这种“Z箍缩”场配置是众所周知的局部不稳定的，即使当磁场是弱的和/或边界条件减慢或抑制全局模式。因此，归因于喷流和离子内部的磁场结构不太可能持续存在。为了证明这一点，我提出了一个本地分析的Z-箍缩不稳定性的相对论流体在理想的MHD限制。扭结不稳定性占主导地位，破坏了同心场结构，并可能驱动系统走向一个更混乱的状态，其中的平均场强是独立的半径（和在该领域的电阻耗散可能会增强）。我估计的时间尺度上的场结构可能会重新安排，并与这些相对论射流和半径的距离从中央脉冲星在一个plerion。我的结论是，同心环形场是不太可能存在的螃蟹脉冲星的风终止冲击之外。因此，没有动力学的理由来断定脉冲星风携带的磁能通量比动能通量弱得多。放弃这一推论将解决脉冲星风理论中一个长期存在的难题。
1997-08-15 astro-ph
3-D non-linear evolution of a magnetic flux tube in a spherical shell: the isentropic case
本文采用滞弹性球谐程序（ASH），对球形几何分层对流区中磁通量管的非线性动力学演化进行了三维MHD数值模拟。我们试图了解从太阳对流区底部到太阳表面作为活动区域的强环向场出现的机制。我们证实了在Carnival几何中得到的结果，即在到达对流区的顶部之前，没有扭曲的通量管分裂成两个相反的旋涡。此外，我们发现，扭曲管发生极向滑移不稳定性，由于不平衡的磁曲率力，使管的极向运动在非旋转和旋转的情况下。这种向极漂移被认为是更明显的管原本位于高纬度地区。最后，旋转被发现通过对流区的通量管的上升速度降低，特别是当该管被引入在低纬度。
2007-12-20 astro-ph
Non-axisymmetric instability and fragmentation of general relativistic quasi-toroidal stars
在最近的出版物中，我们已经证明了差异旋转的恒星通过碎片不稳定性承认黑洞形成的新渠道。由于这种高阶不稳定性有可能将一个差动旋转的超大质量恒星转化为一个嵌入在大质量吸积盘中的多黑洞系统，我们研究了这种不稳定性对平衡模型参数的依赖性。我们发现，许多构建的模型表现出非轴对称的不稳定性与共转点，即使是低的T/ |W|值，导致裂变的恒星成一个，两个或三个片段，取决于初始扰动。至少在这里选择的模型中，m=1的模式在T/ |W|较低值时变得不稳定，这似乎有利于一个黑洞与一个巨大的吸积盘形成的情况。在这种情况下，我们已经获得的证据表明，初始模型的紧凑性值较低，可以导致所产生的碎片的稳定，从而防止在这种情况下形成黑洞。
2006-11-19 astro-ph
Three-Dimensional Simulations of Solar and Stellar Dynamos: The Influence of a Tachocline
本文综述了滞弹性球谐程序（ASH）在模拟全球尺度对流和发电机过程方面的最新进展。特别是，我们最近实现了第一个全球尺度的太阳对流模拟，表现出湍流泵的磁通量到一个模拟速跃层和随后的组织和放大的旋转剪切的环向场结构。速跃层的存在不仅促进了平均环向通量的产生，而且还增强和稳定了整个对流区的平均极向场，促进了偶极结构，极性反转频率较低。由具有速跃层和过冲区域的对流发电机产生的磁场总体上也是螺旋形的，在南北半球的符号相反。环形速斜场几乎没有表现出磁浮力不稳定性，但可能正在经历磁剪切不稳定性。
2008-11-19 astro-ph
Helical Magnetic Fields in Solar Active Regions: Theory vs. Observations
太阳活动区的标准化海流螺旋度平均值为1 e-81/m，北半球为负值，南半球为正值。观测表明，这种螺旋度有一个地下起源。导致磁通量管中这种振幅扭曲的可能机制包括太阳能发电机、上升通量管的对流抖振以及上升环形通量管对弱外部极向通量的吸积。在简要回顾了对螺旋度起源的观测和理论限制后，我们提出了一个最近发展起来的极向通量吸积的详细模型。
2007-02-02 astro-ph
Turbulent Erosion of Magnetic Flux Tubes
当扩散率nu（B）对磁场的非线性依赖满足基本物理要求时，给出了一个非线性轴对称磁场扩散方程解的数值和解析研究结果.我们发现，对于足够强的非线性（即足够强的减少管内的努）的电流片自发地形成在一个扩散时间尺度内的管周围。这片向内传播的速度成反比的磁场强度内的电流片的均分磁场强度B 0/Be的比例，所以一个恒定的内部通量密度的管的寿命增加了约一个因素不超过B 0/Be，即使无限有效的抑制湍流内的管。在这些结果的应用中，我们指出，在太阳对流区的环形通量管受到显着的通量损失，由于湍流侵蚀约1个月的时间尺度上，湍流侵蚀可能是负责形成的电流片周围的太阳黑子。它进一步提出，尽管涉及简化的假设，我们的解决方案正确地反映了太阳黑子衰变过程的基本特征。
1998-12-29 astro-ph
A flux tube solar dynamo model based on the competing role of buoyancy and downflows
一个磁通量管既可以看作是一个单独的物体，也可以看作是一个封闭的场。作为一个场，它同时受到差异旋转（$Ω$ -效应）和气旋对流（$α$ -效应）的影响。作为一个物体，管不仅受到浮力，而且由于管上方的向下流动而受到动态压力。这两个竞争的动态效应被纳入$α$ - $Ω$发电机方程通过总的磁湍流扩散率，导致在对流区的磁通管发电机操作。我们采用观测到的太阳内自转和太阳对流区数值模拟中的下流效应，在线性近似下分析和求解扩展的发电机方程。该模型再现：22年周期;扩展的蝴蝶图，强活动局限于低日面纬度$|Φ|\le 35^\circ$ ;在低纬度，径向场与同纬度的环向场相比，处于近似$π$相位滞后的证据;向极分支相对于向赤道分支处于$π/2$相位滞后的证据;以及大部分磁通量以间歇形式存在、集中到强通量管中的证据。
2005-09-27 astro-ph
Exponential stretching in filaments as fast dynamos in Euclidean and Riemannian 3D spaces
对非拉伸扭转磁通量管发电机，得到了一个新的反发电机定理。虽然由于考虑弯曲的磁通量管轴，因此不能忽略黎曼曲率，但是由于仅考虑薄磁通量管的极限，因此可以忽略拉伸。该定理指出，边缘或慢发电机沿弯曲（折叠），扭曲（扭曲）和非拉伸通量管赋予无扩散等离子体流，如果在螺旋发电机的情况下，极向和环形磁场之间的关系施加约束。导出了通量管伸长的计算公式。从这个公式可以看出，黎曼通量管由于等离子体流涡度和挠率之间的相互作用而被拉伸，这与我们的物理直觉是一致的。边缘无扩散发电机的存在，得到的情况下，通量管发电机指数拉伸。因此，可以在拉伸下的通量管上获得慢发电机。也考虑了丝状发电机反发电机。由于磁通管具有磁轴扭丝，它也可以看作是磁通管黎曼曲空间中快速发电机的萌芽。结果表明，对于非拉伸长丝，只有解捻和展开的长丝才能在扩散情况下提供发电机作用。给出了纤维中指数拉伸和快速发电机的条件。这些结果实际上与Vishik的论点一致，即在非拉伸流中不能获得快速发电机。实际上，通量管的结果是维希克引理的逆。
2008-06-23 astro-ph
Differential rotation of stretched and twisted thick magnetic flux tube dynamos in Riemannian spaces
将大半径圆环与球的拓扑映射应用于拉伸和扭曲的极厚磁通量管的黎曼几何，得到球发电机，求解沿管磁轴作微分（非均匀）旋转的磁通量管的磁流体动力学（MHD）自感方程.还计算了对剪切的约束。结果表明，当采用对流气旋发电机假设时，旋转是恒定的，并得到一个固体旋转体。通常，环向场是从极向磁场中获得的，这些场可以用微分旋转$Ω(r,θ(s))$表示。在非气旋发电机的情况下，弗伦内坐标系中的扭转是根据发电机常数计算的。还计算了通量管剪切$\frac{\partial}{{\partial}r}Ω$。无扭管的情况下，被证明是微不足道的意义上说，不支持任何发电机的行动。这种情况与考林反发电机定理是一致的，因为在无扭的情况下，管成为轴对称的，而引用的定理排除了这一点。我们还表明，它是一致的Zeldovich antidynamo定理排除平面发电机。例如，地球自转差的知识允许人们限制通量管轴的曲率和扭转，反之亦然，拓扑学的知识允许我们推断恒星和行星的自转差和其他物理参数。
2007-06-19 astro-ph
Development of twist in an emerging magnetic flux tube by poloidal field accretion
根据Choudhuri（2003）关于太阳活动区磁场扭曲起源的早期提议，我们模拟了包裹的背景极向场穿透穿过太阳对流区上升的环形磁通量管。直的，圆柱形的通量管的上升之后，通过数值求解感应方程在一个共动拉格朗日框架，而外部极向磁场被假定为径向平流到管上的速度对应的上升速度。我们的模型的一个预测是存在一个环的反向电流螺旋活动区的外围。另一方面，所产生的扭曲的幅度敏感地取决于其出现之前的活动区域磁场的假定结构（扩散与集中/间歇），以及极向场的假定垂直剖面。尽管如此，在模型中，如果选择了最合理的假设，就可以相当自然地产生与观测值相当的平均扭曲。我们的研究结果表明，这种机制的扭曲的贡献可以是相当显着的，并在有利的情况下，它可以潜在地占目前在活跃地区观察到的螺旋度。
2005-12-19 astro-ph
Dynamics of magnetic flux tubes in close binary stars II. Nonlinear evolution and surface distributions
对轨道周期为几天的磁性活跃的密近双星的观测表明，在优选的轨道上（相对于伴星的方向）存在星点。本文用数值方法研究了密近双星系统中快速旋转分量对流区磁通量管的非线性动力学和演化，并探讨了潮汐效应是否能引起喷发磁通量管表面分布的不均匀性。假设一个自转周期为两天、由两个太阳型分量组成的同步系统，在最低阶微扰理论中考虑了引潮力和恒星结构偏离球形的影响。磁场最初以环形磁通量环的形式存储在对流区下方的稳定分层过冲区域内。一旦磁场变得足够强大，不稳定性就会开始形成上升的通量环，这些通量环穿过对流区上升，并出现在恒星表面。我们发现，虽然潮汐效应的幅度是相当小的，但它们仍然导致形成集群的通量管喷发在首选的恒星的相对两侧，这是由于潮汐效应的作用上升通量管的累积和共振的字符。团簇的经度分布依赖于过冲区通量管的初始参数，如磁场强度和纬度，这意味着在一个固定的方向上不存在全局唯一的优选经度。
2003-04-28 astro-ph
Modelling flux tube dynamics
在过去的几年里，太阳磁通量管行为的数值模型已经从使用基本上是一维的方法（即薄通量管近似），或多或少理想化的二维模拟，成为越来越现实的三维案例研究。在这个过程中，人们获得了很多新的知识，例如通量管的可能拓扑结构，以及它们所受到的不稳定性等。在人们可以称之为“通量管太阳发电机范例”的背景下，我将讨论最近研究从光球层深处上升的浮力磁通量管的努力结果，在它们出现在活跃区域并与上层大气中的磁场相互作用之前，我们必须对它们进行观测：即，我不是在讨论与磁亮点有关的通量管，磁亮点可能是由太阳光球层中运行的小规模发电机产生的。所提出的努力是数值MHD模拟扭曲磁通绳和环，旋转和对流相互作用。最终，与观测结果相比，这些模拟的磁表面特征会限制最初导致通量绳产生的发电机过程。伴随着这些新的结果，一些问题（既有旧的也有新的）也随之出现，这些问题与通量管的性质有关，也与太阳能发电机的性质有关。
2002-11-22 astro-ph
Accretion Discs with Strong Toroidal Magnetic Fields
模拟和分析的论点表明，在吸积盘中的磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流可以放大的环形（方位角）分量的磁场的磁压力超过组合的气体+辐射压力的磁盘。根据Pessah和Psaltis最近的分析以及文献中的其他MRI结果，我们推测薄圆盘的极限场强是这样的，即阿尔芬速度大致等于开普勒速度和气体声速的几何平均值。我们研究的性质，这种磁占主导地位的光盘，并表明，他们解决了一些悬而未决的问题，吸积盘理论。在相同的半径和吸积率下，这些盘会比标准盘（Shakura-Sunyaev）更厚，并且倾向于具有更高的色温。如果它们根据α-处方传输角动量，它们将稳定地对抗标准圆盘模型中发现的热和粘性不稳定性。在为活动星系核提供燃料的盘中，磁压支持也可以减轻盘自引力对吸积速率的限制。
2006-12-12 astro-ph
Magnetic Fields in Massive Stars. II. The Buoyant Rise of Magnetic Flux Tubes Through the Radiative Interior
本文研究了均匀旋转早型星辐射内部浮力磁通量环的动力学行为。我们的物理模型描述了一个薄的，轴对称的，环形的通量管，从对流核心的外边界释放，并采取行动后，浮力，离心力，科里奥利力，磁张力和气动阻力。我们发现，在赤道面发射的环可以达到一个固定的平衡态，是稳定的，相对于小的位移在半径，但不稳定时，扰动在赤道方向。在其他纬度发射的环沿着与恒星旋转轴基本平行的轨道向表面移动。在大部分上升过程中，瞬时上升速度由吸收从外部介质扩散到管中的辐射的加热速率决定。由于这种加热的时间尺度像管横截面半径的平方一样变化，对于相同的场强，薄环比厚环上升得更快。对于一个合理的范围内的假设环的大小和磁场强度，我们的研究结果表明，浮力是一个可行的机制，使磁通量从核心到表面，能够完成这种运输的时间，一般是远远小于恒星主序星寿命。
2002-12-10 astro-ph
Stability of Toroidal Magnetic Fields in Rotating Stellar Radiation Zones
如何强大的磁场可以存储在旋转的恒星辐射区，而不受箍缩型不稳定性和有多少径向混合产生的领域是不稳定的问题得到解决。本文导出了水平方向上是全球性的、半径方向上是短尺度的磁场和速度场弱扰动的线性方程组。求解方程，以评估在刚性基本旋转的影响下，具有一个或两个纬向带的环向场图案的稳定性。还考虑了纬向差异旋转的水动力稳定性。磁不稳定性本质上是三维的。它不存在于一个二维制定严格的水平干扰解耦球壳。在这种情况下，只有稳定的（磁改性）r-模式。不稳定性在3D中恢复。太阳最迅速增长的模式具有小于1微米的径向尺度。有限的热导率使一个强大的不稳定的影响。在太阳辐射区上部不稳定性开始的边缘场强约为600 G。环向场只能稍微超过这个临界值，否则由不稳定性产生的径向混合将太强而与观测到的锂丰度不相容。在三维中，存在于二维中的差动旋转的流体动力学不稳定性的阈值也降低了。当考虑径向位移时，临界剪力的28%减小到21%。
2007-01-30 astro-ph
The Stability of Magnetized Rotating Plasmas with Superthermal Fields
在过去的十年中，磁旋转不稳定性是中子星和黑洞周围的弱磁化吸积盘中增强的角动量输运的核心，这一点已经变得很明显。在本文中，我们研究了局部线性稳定性的差分旋转，磁化流和磁旋转不稳定性的演变超过弱场限制。我们表明，当考虑超高温环向场时，压缩性和磁张力的影响，这是相关的环向场线的曲率，应充分考虑。我们证明了在磁场中存在一个强的环形分量起着重要的作用。当考虑强磁场时，环形磁场的强度不仅改变了不稳定模式的增长率，而且还决定了哪些模式会发生不稳定。我们发现，对于旋转配置开普勒定律，磁旋转不稳定性是稳定的，在低波数的环形阿尔芬速度超过几何平均的声速和旋转速度。我们讨论了我们的研究结果的冷，磁主导，旋转流体的稳定性的意义，并认为，对于这些系统，环向场线的曲率不能被忽略，即使被认为是短波长扰动。我们还评论的影响，我们的研究结果的有效性剪切盒模拟中产生的超高温环形场。
2005-04-13 astro-ph
Interchange Method in Compressible Magnetized Couette Flow: Magnetorotational and Magnetoconvective Instabilities
本文利用能量变分原理，即所谓的互换法，得到了磁化可压缩Couette流的轴对称稳定性准则的一般形式。这个公式解释了初始平衡态中同时存在的重力、旋转、环形磁场、弱轴向磁场、熵梯度和密度梯度。该方法的力量在于它的简单性，使我们能够获得非常紧凑和物理上清晰的表达式，尽管包括这么多的物理效应的相关稳定性准则。在该方法的实现中，所有适用的守恒定律都明确考虑到在变化的量与尺寸的能量，我们称之为“自由能函数。“在平面平行大气和均匀熵流的限制下，我们的公式很容易恢复对流和帕克不稳定性抑制的稳定性标准，以及40多年前纽科姆和采尔科夫尼科夫通过费力的变分技术研究的一些相关特例。
2002-11-22 astro-ph
Dynamics of magnetic flux tubes in close binary stars I. Equilibrium and stability properties
基于光度和光谱观测的活跃近距离双星表面重建揭示了不均匀的星点分布，这表明存在首选的斑点双星（相对于伴星）。我们考虑的平衡和线性稳定性的环形磁通量管在紧密的双星研究潮汐效应是否能够启动形成的上升通量环在首选的恒星对流区底部附近的边缘。引潮力和偏离的恒星结构从球对称的处理在最低阶微扰理论假设同步的近距离双星的轨道周期为几天。线性本征模的频率、增长时间和空间结构由稳定性分析确定。我们发现，尽管它们的小幅度，潮汐效应可以导致相当大的纵向不对称性的形成概率的通量环，因为破坏的轴对称性，由于伴星的存在是加强了敏感的依赖性的稳定性的恒星分层和共振效应。环形成的优先波的方向取决于平衡位形和主导本征模的波数。不稳定模的增长时间相对于单星情况的变化很小。
2003-04-28 astro-ph
