Magnetic helicity fluxes in alpha Omega dynamos
在湍流发电机中，大尺度磁场的产生伴随着磁螺旋度在尺度上的分离。大规模和小规模的部分在数量上增加。小规模的部分，最终可以对发电机和淬火，特别是在高磁雷诺数。本文提出了一个发电机的一维平均场模型，其中域内的扩散磁螺旋度通量是重要的。事实证明，这种效应有助于缓解淬火。在这里，我们表明，内部磁螺旋通量，即使在一个半球，可以是重要的，以减轻灾难性的淬火。
2011-08-23 astro-ph.SR
Solar Dynamo Model with Diamagnetic Pumping and Nonlocal Alpha-Effect
在太阳发电机模型中，反磁泵和巴布科克-莱顿型非局域α效应的结合有助于再现太阳磁活动的观测结果。太阳活动周期可以在不降低对流区大部分磁扩散率的情况下再现，而不降低标准混合长度值$10^{13}$ cm $^2$ s $^{-1}$。模拟的全局场关于赤道是反对称的，并且环向场与极向场之比约为一千。然而，在无纬向流的模式中，磁场的时纬图与观测结果不同。只有在考虑纬向流和α效应廓线在中纬度达到峰值的情况下，才能再现观测蝶形图。
2011-08-16 astro-ph.SR
Dynamo model for grand maxima of solar activity: can superflares occur on the Sun?
最近关于类太阳恒星超级耀斑的数据和过去关于太阳活动的放射性碳数据都表明了异常高磁活动的短暂时期。我们提出了一个解释的框架内的太阳发电机模型波动参数的盛大活动最大值。太阳型发电机是振荡的，因为太阳型差异旋转与正（在北半球）α效应相结合。人工反转α效应中的符号将发电机改变为具有比循环发电机的振幅大数百倍的磁能的稳定状态。因此，在磁周期的增长阶段，足够大的和持久的波动逆转了α效应的符号，可以导致一个稳定的发电机的瞬态变化，具有显著增加的磁能。这一定性情景的大活动最大值支持的发电机模型的计算与波动的α效应。几千个磁周期的计算统计给出了具有非常高的磁能的周期的例子。然而，我们的初步估计表明，太阳超级耀斑的概率极低。
2016-05-04 astro-ph.SR
Magnetic helicity fluxes in interface and flux transport dynamos
太阳和其他天体中的发电机倾向于产生磁场，这些磁场在大尺度和小尺度上分别具有相反符号的磁螺旋度。在小尺度上磁螺旋度的积累提供了一个重要的饱和机制。为了理解太阳发电机的本质，我们需要了解球面几何中饱和机制的细节。特别是，我们想了解的影响，磁螺旋度通量的湍流和纬向环流。我们考虑一个模型，只是径向剪切局限于一个薄层（速跃层）在对流区的底部。由于螺旋湍流的动力学α被假定为局部化在对流区上方的区域中。动力学淬火形式主义是用来描述的平均磁螺旋度的模型中，这导致在一个反馈的动力学α效应的磁α效应的建立。在某些情况下，我们使用一个简单的代数α淬火公式得到的结果进行比较。与早期的研究结果一致，在动态α淬火形式主义的磁α效应具有相反的符号相比，动力学α效应，并导致灾难性的减少，随着磁雷诺数的饱和磁场强度。然而，在高纬度地区，由于α的符号相反，这种猝灭效应会导致二次发电机波向极地传播。来自湍流混合和涡旋环流的磁螺旋度通量减轻了灾难性的猝灭。
2010-05-28 astro-ph.SR
Oscillatory dynamos and their induction mechanisms
背景：由磁流体发电机作用产生的大尺度磁场在时间依赖性上可能有很大的不同。太阳磁场的周期性磁场变化通常被解释为一种重要的欧米伽效应，即由于强烈的差异旋转而导致的磁力线拉伸。目的：研究一个对流振荡发电机模式的发电机机制。方法：我们解决的MHD方程的导电Boussinesq流体在旋转球壳。对于由此产生的振荡模型，发电机系数已被计算的帮助下，所谓的测试场方法。随后，这些系数已被用于平均场计算，以探索潜在的发电机机制。结果如下：虽然在这个模型中存在相当强的差异旋转的影响磁场，欧米茄效应本身并不负责其周期性的时间变化。如果欧米伽效应被抑制，那么所产生的α ^2发电机将保持振荡状态。令人惊讶的是，相应的α-ω发电机导致非振荡磁场。结论：α-ω机制的假设不能令人满意地解释磁循环的发生。
2011-01-10 astro-ph.SR
A model of a tidally synchronized solar dynamo
我们讨论了一个Tayler-Spruit型的太阳发电机模型，它的欧米茄效应通常是由类似太阳的差异旋转产生的，但它的α效应被假设为周期性地由行星潮汐力调制。这种共振效应有其合理性的趋势，电流驱动的泰勒不稳定性进行内在的螺旋度振荡，反过来，可以同步的周期性潮汐扰动。具体来说，我们专注于潮汐占主导地位的行星金星，地球和木星，其持久的同步与太阳发电机的11.07年对齐周期性简要触及。典型的新兴发电机模式是偶极场，振荡周期为22.14年或脉动周期为11.07年，但也有相应的周期性四极场。在没有任何恒定的部分阿尔法，我们证明了亚临界性质的泰勒-Spruit型发电机。发电机动作所需的α振荡的振幅结果是1 m/s的量级，这对太阳来说似乎并不难以置信。当从一个更经典的，非周期性的α部分开始时，甚至需要更少的振荡α部分来同步整个发电机。通常，偶极解显示蝶形图，尽管它们的形状还不令人信服。偶极子和四极子之间的相位相干跃迁，这让人想起在蒙德极小期观察到的行为，可以很容易地由发电机参数的长期变化触发，但也可能自发地发生，即使是固定的参数。该模型的其他有趣的特征是典型的第二强度峰值和在两个半球的反向螺旋度的间歇性出现。
2019-05-24 astro-ph.SR
From convective to stellar dynamos
对流驱动发电机与旋转产生磁场的规模大的规模相比，湍流涡旋正在审查。有人认为，这些领域可以理解为阿尔法效应的结果。在笛卡尔域中的模拟表明，这种大规模的磁场饱和的时间尺度上兼容的电阻，这表明α效应的幅度在这里仍然受到近似磁螺旋守恒。有人认为，在不存在剪切和/或任何其他已知的大尺度发电机效应的情况下，这些模拟证明了湍流α ^2型发电机的存在。最后，最近的结果进行了讨论的背景下，太阳和恒星发电机。
2011-03-28 astro-ph.SR
The fratricide of alpha-Omega dynamos by their alpha-squared siblings
上下文螺旋强迫磁流体动力剪切片湍流可以支持不同的大尺度发电机模式，虽然α - Ω模式通常被认为是主导，因为它是增长最快的。在α - Ω发电机中，大部分场放大是由剪切产生的。由于差动旋转是天体物理学中普遍存在的剪切源，这种发电机被认为是大多数天体物理学大尺度磁场的来源。目标。本文研究了振荡迁移α - Ω型发电机在湍流模拟中的稳定性。方法.我们使用剪切片模拟的磁流体湍流是螺旋被迫在波数约三倍大于最低波数的域，使α - Ω和α2发电机行动是可能的。结果当α - Ω模达到饱和状态后，由螺旋湍流维持的正交α2模将破坏α - Ω模。我们表明，至少有两个过程，通过这种过渡可以发生。结论.本文在太阳和恒星活动的巨极小区的背景下讨论了α - Ω发电机被它的α2兄弟发电机的自相残杀。然而，α - Ω发电机从α2发电机的起源尚未被发现。
2011-02-13 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Does the mean-field alpha effect have any impact on the memory of the solar cycle?
如果Babcock-Leighton机制是极向场的唯一来源，则从对流主导和扩散主导的运动发电机模型获得的太阳活动周24的预测是不同的。Yeates等人（2008）认为，这种差异是由于对流和扩散主导的太阳对流区的太阳发电机的不同记忆造成的。我们的目的是研究太阳周期记忆的差异，从对流为主和扩散为主的运动学太阳发电机模型。具体来说，我们探讨是否包含帕克的平均场$α$效应，除了巴布科克-莱顿机制，有任何影响的记忆的太阳活动周期。我们使用了一个运动学通量传输太阳发电机模型，其中极向场的产生由于Babcock-Leighton机制和平均场$α$效应发生。我们还考虑了在这个模型中的随机波动，并探讨了极场在最小值和环向场在周期最大值之间的周期到周期的相关性。太阳发电机的记忆总是限于只有一个周期中的扩散为主的发电机制度，而在平流为主的制度的记忆是分布在几个太阳周期。然而，平均场α效应的增加减少了太阳发电机的记忆在一个周期内的对流主导发电机制度时，没有波动的平均场$α$效果。当在平均场极向源中引入波动时，一个更复杂的场景是显而易见的，在几个周期中出现非常弱但重要的相关性。我们的研究结果意味着，包括一个平均场α效应的通量传输巴布科克-莱顿发电机模型的框架导致额外的复杂性，可能会影响记忆和预测发电机模型的太阳周期的可预测性。
2020-07-28 astro-ph.SR
A Stochastically Forced Time Delay Solar Dynamo Model: Self-Consistent Recovery from a Maunder-like Grand Minimum Necessitates a Mean-Field Alpha Effect
太阳磁场活动的波动，包括像蒙德极小期这样的大极小期，对空间和行星环境有着重要的影响。然而，这种极端波动的基本动力仍然不清楚。在这里，我们使用一种新的数学模型的基础上随机强迫，非线性延迟微分方程研究太阳周期波动，其中，时间延迟捕获物理之间的空间隔离发电机源区域在太阳内部的磁通量运输。使用这个模型，我们明确地表明，Babcock-Leighton极向场源的基础上分散的倾斜双极太阳黑子通量，单独，不能恢复太阳黑子周期从一个盛大的最小值。我们发现，一个额外的极向场源有效的弱场-螺旋湍流驱动的平均场α效应-是必要的太阳黑子周期的自洽恢复从盛大极小事件。
2014-05-19 astro-ph.SR
Shear-driven and diffusive helicity fluxes in alpha-Omega dynamos
我们提出了非线性平均场α-欧米茄发电机模拟在球形几何形状的简化配置文件的运动学α效应和剪切。我们考虑到磁螺旋度的演变，通过求解一个动力学方程的磁α效应。这给出了一个一致的平均场发电机模型中的猝灭机制的描述。这项工作的主要目标是探索这种淬灭机制在类太阳几何形状的影响，特别是调查的作用，磁螺旋通量，特别是扩散和Vishniac-Cho（VC）通量，在大的磁雷诺数（Rm）。对于具有负径向切变或正纬向切变的模型，磁α效应在北（南）半球主要具有负（正）符号。在没有磁通量的情况下，我们发现磁能与Rm^-1有关，这在以前的工作中已经发现。这种灾难性的猝灭在具有扩散磁螺旋度通量的模型中得到了缓解，即使在Rm= 10 ^7的情况下，这种扩散磁螺旋度通量也能产生与均分值相当的磁场。另一方面，具有剪切驱动的Vishniac-Cho通量的模型显示出相对于没有通量的模型，磁场的幅度增加，但仅限于Rm<10 ^4。这主要是假设太阳外存在真空的结果，真空不能支持大量的VC通量穿过边界。然而，与扩散磁通相比，VC磁通改变了磁场的分布。此外，如果VC通量的表达式中的一个不确定的比例因子足够大，亚临界发电机行动是可能的，这是由剪切和当前螺旋度通量的发散的作用驱动。
2010-05-26 astro-ph.SR
Analytic solution of an oscillatory migratory alpha^2 stellar dynamo
平均场感应方程的解析解预测了均匀螺旋湍流或常数α效应在无界或周期域中的非振荡发电机。振荡发电机通常被认为是不可能的常数α。我们提出了一个解析解的一维有界域导致振荡的解决方案，常数α，但不同的（狄利克雷和冯诺依曼或完美导体和真空）的两个边界上的边界条件。我们求解一个二阶复方程，并得到两个独立的解，使其同时满足两个边界条件。该解具有与时间无关的能量密度。在函数值为零的一端，二阶导数是有限的，这将不能用节点与拐点重合的正弦样展开函数正确地再现。场总是从理想导体边界向真空边界迁移，与α的符号无关。所得到的解决方案可以作为一个基准的数值发电机实验和教学说明，振荡迁移发电机是可能的常数α。
2017-02-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn
An analytic mean-field $α^2$-dynamo with a force-free corona
恒星发电机受到恒星日冕所施加的边界条件的影响。在某些近似下，有可能找到解析解。内部发电机模型通常考虑无电流的电晕，而不考虑电晕中电流的存在所施加的约束。我们的目的是分析评估的效果，日冕电流和外边界条件上的效率的$α^2$发电机。我们打算估计的几何形状和迪纳摩激发数的变化相对于电流自由的情况下。我们解析地求解了均匀非镜像对称湍流的湍流发电机感应方程，该方程在一个球形区域中，周围是一个线性无力日冕，磁场B满足旋度B = βB.主要结果是发电机数是β的递减函数。此外，如果电流平行于场（β> 0），发电机数小于无力情况。反之，当β< 0时，发电机数大于无力情况。我们的结论是，在电晕电流的存在需要考虑，因为它会影响发电机的激励条件。
2017-07-25 astro-ph.SR
The fate of alpha dynamos at large $Rm$
当今太阳磁场演化模型的核心是阿尔法发电机的描述。在这项工作中，我们调查的命运α-发电机的磁雷诺数$Rm$增加。使用Floquet理论，我们能够精确地量化平均场效应，如α和β效应（i）通过严格区分发电机模式，涉及大尺度组件从那些只涉及小尺度，并通过（ii）提供一种方法来调查任意大尺度分离以最小的计算成本。我们将这个框架应用于螺旋和非螺旋流以及随机流与短相关时间。我们的研究结果确定，α描述是有效的$Rm$小于一个临界值$Rm_c$，在小规模发电机不稳定开始。当$Rm$高于$Rm_c$时，发电机停止遵循平均场描述，并且大尺度模式的增长率变得与尺度分离无关，而大尺度模式中的能量与尺度分离的平方成反比。在第二个制度的结果不依赖于螺旋度的存在。因此，阿尔法型太阳和恒星模型的建模需要重新评估和平均场建模的新方向提出。
2016-07-25 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Stellar evolution of massive stars with a radiative alpha-omega dynamo
恒星辐射带中旋转驱动发电机的模型表明，角动量和化学成分的磁流体动力学输运可以主导其他纯流体动力学过程。因此，必须适当考虑旋转和磁场之间的相互作用。以前的研究集中在一个磁模型，其中的磁场强度是作为一个函数的恒星结构和角动量分布。我们已经适应了我们的一维恒星旋转代码，玫瑰色，模型的极向和环向磁场强度与时间相关的对流扩散方程耦合到方程的角动量分布和恒星结构的演变。这就产生了一个更完整的，尽管仍然相当简单的磁场演化模型。我们的模型再现了观测到的大麦云星云中大质量恒星表面氮的富集。特别是，它再现了一群缓慢旋转的富氮恒星，这些恒星不能单独用旋转混合来解释。该模型进一步预测了发电机驱动场的强质量依赖性。在临界质量以上，磁发电机的强度突然下降，因此我们预测，质量较大的恒星比质量较小的恒星更不可能支持发电机驱动的场。
2012-05-29 astro-ph.SR
Magnetic helicity and fluxes in an inhomogeneous alpha squared dynamo
在三维湍流发电机的研究中，许多工作都是在三重周期区域中进行的，在这些区域中不存在磁螺旋度通量。在这里，我们提出的模拟湍流强度仍然是几乎均匀的，但现在有一个完美的导体边界条件的一端和垂直场或伪真空条件的其他。这导致了迁移发电机波。与相应的解析可解α ^2发电机的结果吻合得很好，并对两种模型的螺旋度通量进行了研究。研究发现，在中等的磁雷诺数，大部分的磁螺旋度损失发生在大尺度。这种变化是否在更大的磁雷诺数，所需的减轻灾难性的发电机淬火问题，仍然不清楚。
2019-02-04 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Effects of alpha-effect fluctuations on simple nonlinear dynamo models
本文研究了在一个简单的非线性一维发电机波模型中，α效应与大尺度剪切的相互作用。我们首先扩展了Proctor（2007，MNRAS，41，L39-L42）的计算以包括波动的空间变化，并且发现即使当平均α为零时，也可以存在磁场产生的机制，只要波动的时空谱具有适当的形式。我们调查平均场发电机行动时所产生的新的长期的波动是非零的，目前的结果有关的稳定性和频率的解决方案和宇称选择的非线性制度。讨论了α效应项为涨落函数的传统平均场模型的渐近理论与显式模拟之间的关系。
2010-11-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Magnetohydrodynamic shallow water equations with the alpha effect: Rossby-dynamo waves in solar--stellar tachoclines
本文研究穿透对流对类太阳恒星塔科林中罗斯比波的影响，提出磁流体动力学浅水方程，发现与α效应相关的新振荡模，其周期对应太阳活动周期，为内部磁性和恒星发电机提供新范式。
2025-10-10 astro-ph.SR
A Solar Dynamo Model Driven by Mean-Field Alpha and Babcock-Leighton Sources: Fluctuations, Grand-Minima-Maxima and Hemispheric Asymmetry in Sunspot Cycles
极端的太阳活动波动和太阳极大极小期的发生，是太阳活动周期中公认的观测特征。然而，这种极端的活动波动和太阳周期的动态在蒙德迷你事件仍然不清楚。我们探索这种极端的太阳活动波动的起源和双极向场源的作用，即Babcock-Leighton机制和平均场α效应在太阳周期的动态。我们主要集中在进入和恢复从大极小期的情节，如蒙德极小期和太阳周期的动态。我们使用一个运动学太阳发电机模型与一个新的设置，其中随机扰动力两个不同的极向场α效应。我们探索不同的制度，这些极向源具有不同的操作阈值的操作，以确定每个的重要性。在两个半球中独立地实施扰动，这使得人们能够研究太阳黑子出现时半球耦合和半球不对称的水平。从模拟进行，我们确定了几种不同的方式，发电机可以进入一个宏伟的最小插曲。虽然波动的任何$α$的影响，可以触发不稳定性，我们发现，平均场α效应是至关重要的恢复太阳周期从一个宏伟的极小插曲，一个巴布科克-莱顿源单独，未能实现。我们的模拟还展示了其他周期动态。我们的结论是，在两个相互作用的极向场源的随机波动工作与不同的操作阈值是一个可行的候选人，触发极端的太阳活动的情节和平均场α效应能够工作在弱，次均分场是至关重要的恢复太阳周期后，延长太阳极小期。
2018-03-29 astro-ph.SR
Surface flux concentrations and spherical alpha-square dynamo
在存在强密度分层的情况下，如果水平磁场的强度在适当的范围内（在湍流均分值的百分之几以内），则湍流可以导致水平磁场的大尺度不稳定性。这种不稳定性与湍流压力的抑制有关，使得湍流对平均磁压的贡献变为负值。这导致负有效磁压不稳定性（NEMPI）的激发。到目前为止，这种不稳定性只研究了一个强加的磁场。我们想知道当平均磁场由$α^2$发电机自洽地产生时，NEMPI是如何工作的，它是否受全球球形几何形状的影响，以及它是否会影响发电机本身的特性。我们采用了平均场的方法，以前已被证明提供了一个现实的描述NEMPI在直接数值模拟。我们假设轴对称和解决平均场方程与铅笔代码绝热分层在径向方向上的总密度对比度约4个数量级。NEMPI被发现工作时，发电机产生的领域是约4%的均分值，这是通过强大的$α$淬火实现。这种不稳定性在外层半径的顶部5%中被激发，只要该顶层的密度对比度至少为10。NEMPI发生在低纬度地区，当平均磁场较强时。对于较弱的场，NEMPI可以使发电机振荡与极向迁移。NEMPI是一种可行的机制，用于在强分层球壳中产生磁通量集中，其中磁场由强淬灭的$α$效应发电机产生。
2014-04-25 astro-ph.SR
The solar dynamo: inferences from observations and modeling
观测结果表明，太阳活动发电机理论的两个基本效应-通过差速旋转从极向场产生环向场，以及通过螺旋运动将环向场反向转换为极向场-在太阳中起作用。然而，这两种效应不足以为太阳发电机构建一个现实的模型。只有当一个非本地版本的α-效应，是向下的反磁泵和场平流的赤道向纬向流附近的对流区的底部允许，可以密切复制所观察到的活动周期。阿尔法效应的波动可以从太阳黑子数据中估计出来。具有波动参数的发电机模型再现了太阳活动周期的不规则性，包括大活动极小值。然而，不规则性的参数激发的物理学仍有待理解。
2014-04-16 astro-ph.SR
Can catastrophic quenching be alleviated by separating shear and alpha effect?
作为大规模发电机的副产品而产生的小规模磁螺旋度被认为在发电机饱和中起主要作用。在平均场模型中，小尺度磁螺旋度的产生可以用动力学猝灭理论来模拟。突变猝灭是指饱和场强随雷诺数的增加而减小。有人认为，灾难性淬火只影响非零螺旋湍流的区域（即运动学α作用的区域），通过将强剪切区域与α层分离，可以减轻灾难性淬火。本文对雷诺数在1 < Rm < 10^5范围内的球壳中的简单轴对称双层α-ω发电机进行了系统的研究。在动态淬火的框架中，我们表明，这可能不是这种情况下，这表明磁螺旋通量将是必要的。
2010-05-31 astro-ph.SR
Neural Differential Equations for the Solar Dynamo
Moscow State University（莫斯科大学）；Institute of Continuous Media Mechanics（连续介质力学研究所）；Perm National Research Polytechnic University（彼尔姆国立研究波利亚技术大学）；IZMIRAN（地球磁场、电离层和无线电波传播研究所）
本文提出利用神经网络模型和神经微分方程，通过观测数据拟合太阳黑子周期，揭示α淬灭函数与磁极数的关系，为磁极理论的闭合问题提供新方法。
2026-03-11 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Negative Magnetic Diffusivity beta replacing alpha effect in Helical Dynamo
阿尔法效应是太阳或行星极向磁场不可或缺的能量来源。然而，由于磁螺旋度的守恒，当磁场增大时，α效应被淬灭。根据这些传统的理解，究竟是什么产生并维持了观测到的极向磁场仍然是一个谜。为了解决理论与实际之间的矛盾，我们利用大尺度磁螺旋度和能量导出了α和β的半解析表示。将模拟数据应用于α和β，我们发现负β效应是淬灭α效应的一个有希望的替代。然而，由于负β效应与传统的发电机理论相矛盾，我们推导了新的β表达式参考场结构模型。由速度U与磁场B的场关系得到的解析结果表明，螺旋系统中的β效应不是固定的。相反，它在发电机中起着可变的和动态的作用，这取决于极向速度场和大尺度磁场的相对强度之间的相互作用。
2019-11-04 astro-ph.SR physics.geo-ph physics.plasm-ph
On the problem of large-scale magnetic field generation in rotating compressible convection
平均场发电机理论表明，在旋转的导电流体层中的湍流对流产生显著的α效应，这是任何平均场发电机模型中的关键成分之一。假设这种α效应比（湍流）磁扩散更有效，这样的系统应该能够维持大规模的发电机。然而，在Cattaneo和Hughes（2006）所考虑的Boussinesq模型中，发电机产生的是小尺度的、间歇性的磁场，没有明显的大尺度分量。在本文中，我们考虑旋转对流层的可压缩模拟，这是由Cattaneo和Hughes（2006）考虑的。通过改变计算域的水平尺度，我们研究了发电机对旋转速率的依赖性。我们的模拟表明，这些湍流可压缩流可以驱动一个小尺度的发电机，但是，即使当层旋转非常快（中层泰勒数Ta=10^8），我们也没有发现在动力学时间尺度上产生显著的大尺度磁场分量的证据。像Cattaneo&Hughes（2006）一样，当在计算域上施加均匀的水平磁场时，我们测量到的α效应可以忽略不计（时间平均）。虽然在这些模拟中总水平磁通量是一个守恒量，（深度相关的）水平平均磁场总是表现出强烈的波动。如果这些波动被人为地抑制在代码中，我们测量到一个显着的平均电动势，这是在相关的计算中发现的，其中α效应是使用测试场方法测量，即使我们没有观察到大规模的发电机行动。
2013-02-28 astro-ph.SR
Dynamical quenching with non-local alpha and downward pumping
根据新的结果，Brandenburg & Kapyla（2007）的一维平均场发电机模型与动力学猝灭和非局域Babcock-Leighton α效应重新审查的太阳发电机。我们扩展了一维模型，以包括湍流向下泵浦的影响（Kitchatinov & Olemskoy 2011），并将动态淬火与剪切相结合。我们使用Kleeorin和Ruzmaikin（1982）的传统动力学猝灭模型和Hubbard和Brandenburg（2011）的替代模型，并确认在α效应中具有不同水平的非局域性，以及可能的剪切，饱和场强可以与磁雷诺数无关。
2014-12-02 astro-ph.SR
Magnetic helicity fluxes in an alpha-squared dynamo embedded in a halo
我们提出的强迫湍流在板的平均动力学螺旋度有一个最大的中平面附近的模拟结果，产生梯度的大小尺度场的磁螺旋度。我们还研究了系统，有不良的传导缓冲区远离中平面，以评估边界的影响。动力学α猝灭现象要求小尺度场的磁螺旋度接近一个近似静态的、规范无关的态。应力测试这种稳定状态的条件，我们选择了一个系统的动力学螺旋度的统一标志，使总磁螺旋度可以达到一个稳定状态值，只有通过通量通过边界，这本身是抑制的速度边界条件。即使这样的设置，小尺度的磁螺旋度被发现达到一个稳定的状态。与以前的工作一致，小尺度场的磁螺旋度通量被发现是有害扩散的。通过比较有和没有晕的结果，我们表明，在边界上的磁螺旋度的人为约束没有显着的影响的演变的磁螺旋度，除了“软”（晕）边界条件给出了较低的能量的饱和平均磁场。
2010-04-26 astro-ph.SR
Dependence of magnetic cycle parameters on period of rotation in nonlinear solar-type dynamos
太阳型恒星的磁活动参数取决于恒星对流区发电机过程的性质。本文应用非线性平均场轴对称$α^2Ω$发电机模型计算了自转周期为15 ~ 30天的太阳类星体表面的发电机周期、总磁通量和坡印亭磁能通量等磁循环参数。该模型考虑了大尺度发电机的主要非线性机制，如磁螺旋度守恒，磁浮力，以及磁力对对流区内角动量平衡的影响。此外，我们考虑两种类型的发电机模型。分布式（D型）模型采用分布在整个对流区的标准α效应。“边界”（B型）模型采用非局部α效应，它被限制在对流区的边界。D型和B型模型都表明，恒星自转速率越大，发电机产生的磁通量越大。{It发现在所考虑的转动周期范围内，磁螺旋度守恒对发电机的非线性猝灭有最显著的影响。这种猝灭在B型发电机模型中比在D型发电机模型中更有效。D型发电机再现了观测到的太阳类似物的周期周期对自转速率的依赖性。对于周期为15天的太阳模拟旋转，我们发现非线性发电机制度与多重周期。
2015-05-07 astro-ph.SR
alpha_theta waves in the tachoclines of Sun-like stars
Institute of Physics, University of Graz（格拉茨大学物理研究所）；Department of Astronomy and Astrophysics at Space Research Center, Ilia State University（伊利亚州立大学空间研究中心天文与天体物理系）；Evgeni Kharadze Georgian National Astrophysical Observatory（叶夫根尼·哈拉泽格鲁吉亚国家天文台）；High Altitude Observatory, NCAR（NCAR高空观测站）
本文研究类太阳恒星差旋层中alpha系数的垂直与纬度梯度激发的新型大尺度alpha_theta波，其色散特性与普通发电机波不同，可顺行或逆行，时间尺度从数百天到数十年，还会与Rossby波耦合实现能量转换。
2026-08-24 astro-ph.SR
The role of diffusivity quenching in flux-transport dynamo models
在发电机过程的非线性阶段中，磁场对湍流运动的反作用导致湍流水平的降低，并因此抑制磁场放大（α-猝灭效应）和湍流磁扩散率（η-猝灭效应）。虽然前者已被广泛探讨，在磁场演变的eta淬火的影响很少被考虑。在这项工作中，我们调查的作用，抑制扩散的通量传输太阳发电机模型，也包括一个非线性α淬火长期。我们的研究结果表明，虽然α-淬火的磁场放大与淬火因子的依赖关系是近线性的，磁场响应η-淬火是非线性和空间不均匀的。我们已经发现，在这种情况下，磁场可以局部放大，形成长寿命的结构，其最大振幅可以高达~2.5倍以上的速跃层和高达~2倍以上的对流区中心比在没有淬火的模型。然而，这种放大导致不可观察的效应和蝶形图中磁场的更差分布。由于发电机循环周期增加时，淬火的效率增加，我们还探讨了η-淬火是否可以导致扩散为主的模型漂移到对流为主的制度。我们已经发现，模型经历了一个大的抑制扩散产生强烈的隔离的磁场，可能会导致不稳定的dynamo-oscillations。另一方面，一个最初的扩散主导的模型经历了一个小的抑制在eta仍然在扩散主导的制度。
2009-06-19 astro-ph.SR
Fluctuations in the Alpha-Effect and Grand Solar Minima
利用太阳黑子星表的数据，对发电机理论中称为Babcock-Leighton机制的一种特殊α效应的参数进行了估算。这些估计证明了太阳上存在巴布科克-莱顿α效应。还估计了α效应的波动。波动幅度明显超过平均值，波动的特征时间与太阳自转周期相当。波动的参数发现包括在太阳能发电机的数值模型。计算表明，在数百年和数千年的时间尺度上，磁周期的振幅发生了不规则的变化。计算的太阳活动极大值和极小值的统计特征与全新世的太阳活动数据相吻合。
2013-05-13 astro-ph.SR
Magneto-convective models of red dwarfs: constraints imposed by the lithium abundance
磁场阻碍了对流的发生，从而改变了低质量恒星中对流包层的热结构：这对磁化恒星中锂的消耗量有影响。为了量化这种影响，我们已经应用了磁对流模型的锂丰度和精确的结构参数是已知的两个低质量的恒星：YY宝石和CU数控。对于这两颗星，我们已经得到的模型，满足以下参数的经验约束：R，L，表面磁场强度，和锂丰度。在YY Gem的情况下，我们得到了一个满足经验约束的模型，其内部磁场为几兆高斯：这样的场强在发电机的范围内，其中场能与对流区内部深处的旋转能均分。然而，在CU Cnc的情况下，锂需要一个内部磁场，这可能是太强的发电机的起源：我们建议可能的替代品，这可能占报告的锂丰度CU Cnc。
2015-01-19 astro-ph.SR
Role of longitudinal activity complexes for solar and stellar dynamos
在本文中，我们首先讨论的观测证据的纵向集中的磁活动在太阳和快速旋转的晚型恒星与外部对流信封。产生的想法旋转影响的各向异性对流湍流的关键物理过程产生这些结构的情况下，提出和讨论-这种影响包括湍流发电机机制，负有效磁压不稳定性（NEMPI）和流体动力学涡旋不稳定性。最后，我们讨论了非轴对称恒星平均场发电机模型，用它们得到的结果，并与迄今为止收集的观测信息进行了比较。我们还提出了一个纯α平方平均场发电机模型的结果，这表明，发电机解决方案的时间依赖性行为可以发生在一个方位角发电机波和/或振荡行为的形式有关的交替能级的活性染料。
2012-11-13 astro-ph.SR
Mean-field dynamo action from delayed transport
我们分析了发电机作用的性质，产生水平平均磁场在两个特定的流动，研究了罗伯茨（1972年，菲尔。横河A 271，411），即他的流II和III。它们的动能螺旋度为零，无论是逐点（流II），还是平均（流III）。使用直接数值模拟，我们确定发电机行动在中等值的磁雷诺数的发病条件。使用测试场的方法，我们表明，湍流磁扩散率，然后是积极的两种流动。然而，我们表明，这两个流量大规模发电机行动发生通过延迟运输。从数学上讲，早期的磁场通过α张量的非对角分量对电动势有贡献，使得零平均磁场变得对发电机动作不稳定。这代表了一个定性的新的平均场发电机机制，以前没有描述过。
2014-01-20 astro-ph.SR
Evolution of solar and stellar dynamo theory
本文回顾了太阳与恒星发电机理论与建模的历史演化及现状，重点分析了平均场电动力学、磁螺旋度守恒、较差自转等仍未解决的“张力点”，并展望了理论与恒星磁活动观测间的潜在联系。
2023-05-26 astro-ph.SR
The Global Solar Dynamo
简要总结了太阳发电机研究所依据的各种观测和限制。然后简短地回顾了表明太阳能发电机是巴布科克-莱顿类型的阿尔法-欧米茄发电机的论点。主要的未决问题仍然与次表面动力学有关，包括为什么太阳黑子出现在熟悉的蝴蝶翅膀中的首选纬度，为什么周期约为11年，以及为什么太阳黑子群相对于赤道倾斜（乔伊定律）。接下来，我们转向磁螺旋度，其守恒性质已被确定与大尺度磁场在大磁雷诺数的直接数值模拟中发现的下降。然而，穿过太阳表面的螺旋度磁通量可以缓解这个问题，并将理论与观测联系起来，这将在后面讨论。
2016-02-04 astro-ph.SR
Current helicity constraints in solar dynamo models
我们调查在何种程度上，目前在太阳活动区观测到的螺旋度分布是兼容的太阳发电机模型。我们使用一个先进的二维平均场发电机模型发电机行动主要集中在底部附近的对流区，发电机饱和的基础上的演变的磁螺旋度和代数淬火。为了比较，我们还研究了一个更基本的二维平均场发电机模型与简单的代数α淬火。利用这些数值模型，我们得到了小尺度电流螺旋度和大尺度磁螺旋度的蝶形图，并与观测得到的活动区电流螺旋度的蝶形图进行了比较。这种比较表明，目前的螺旋度的活动区，估计由$-A \cdot B$评估的深度，从活动区的出现，类似于观测数据比小尺度的电流螺旋度直接计算的螺旋度演变方程。这里，$B$和$A$分别是发电机产生的平均磁场及其矢势。
2012-12-07 astro-ph.SR
Magnetic flux generation and transport in cool stars
太阳和其他拥有外部对流区的冷恒星在其大气层中表现出磁活动。这种活动与产生磁通量的深层发电机的性质之间的联系还没有得到很好的理解。通过物理模型，我们研究了不同恒星参数下可观测表面场的时空特征。我们结合模型的磁通量产生，浮力不稳定性，运输，其中包括整个对流区。模型组件包括：（1）对流区底部的薄层阿尔法-欧米茄发电机;（2）浮力不稳定性和通过对流区的三维通量管的上升，这提供了对出现纬度和倾斜角的物理一致的确定;以及（3）地表的水平通量输送。对于自转周期大于10天的太阳型恒星，其表面磁通量分布忠实地反映了由深层α-ω发电机产生的纬向发电机波。然而，对于两天量级的旋转周期，上升通量环的科里奥利加速度导致表面通量出现在比对流区底部的发电机波到达的高得多的纬度。对于自转周期为两天的K 0 V恒星也有类似的结果。在快速旋转的K1亚巨星的情况下，重叠的发电机波导致高纬度地区的噪音活动周期和混合极性场。
2011-02-02 astro-ph.SR
Alpha effect and dynamo in density-stratified turbulence with large-scale shear: applications to protoplanetary discs and astrophysical clouds
Ben-Gurion University of Negev（内盖夫本-古里安大学）
研究密度分层湍流与大尺度剪切共同作用产生的α效应和平均场发电机效应，探讨其在原行星盘和天体物理云中的应用。
2026-03-18 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Probing quiet Sun magnetism using MURaM simulations and Hinode/SP results: support for a local dynamo
我们获得的信息磁通量目前在安静的太阳辐射MHD模拟与日出/SP观测比较，特别强调的作用，表面发电机行动。模拟运行与不同的磁雷诺数（Rm）一起使用的观测在不同的日心角与不同程度的噪音。结果表明，模拟与施加的混合极性的字段和RM低于发电机动作的阈值再现所观察到的垂直通量密度，但没有显示足够高的水平通量密度。在目前可行的最高Rm下进行的地面发电机模拟产生了与观测结果一致的水平和垂直通量密度比，但总体振幅太低。基于局部发电机模拟的性质，将磁场强度按因子2 - 3进行试验性缩放，再现了在互联网络区域中观察到的信号。我们发现在不同的日心角的观测协议。我们的分析表明，在光深度单位处，互联网络中的平均场强大约为170 G。我们的研究表明，表面发电机可以负责大部分的磁通量在安静的太阳网络以外的外推到更高的Rm是有效的。
2010-01-13 astro-ph.SR
Nonlinear mean-field dynamo and prediction of solar activity
我们应用一个非线性平均场发电机模型，其中包括一个预算方程的沃尔夫数的动态预测太阳活动。该发电机模型考虑了α效应的代数非线性和动力学非线性，其中动力学非线性的方程来自磁螺旋度的守恒定律。沃尔夫数演化的预算方程是基于与负有效磁压不稳定性相关的太阳黑子形成机制。这种不稳定性会重新分配平均场发电机产生的磁通量。为了预报一个月时间尺度上的太阳活动，我们采用了一种基于非线性平均场发电机方程数值解和人工神经网络相结合的方法。太阳活动的预测结果与观测到的Wolf数的比较表明，预测结果与观测结果符合得很好。
2018-05-23 astro-ph.SR
Double ring algorithm of solar active region eruptions within the framework of kinematic dynamo model
最近的研究结果表明，Babcock-Leighton极向场产生机制在太阳活动周期中起着重要的作用。然而，对这种机制进行建模并不总是正确地捕捉到潜在的物理现象。特别是，它已被证明，使用一个空间分布的近表面α效应参数化的巴布科克-莱顿机制产生的结果不同意的意见。出于这一动机，我们正在开发一个物理上更一致的太阳活动周期模型，在该模型中，我们通过双环结构的出现和通量分散来模拟极向场的产生。在这里，我们提出了这个新的发电机模型的初步结果。
2013-02-13 astro-ph.SR
Various scenarios for the equatorward migration of sunspots
差动旋转的轮廓与α效应的符号一起确定发电机波的方向。在早期的太阳发电机模型中，发电机波经常导致活动带向极迁移。可能的解决方案是通过纬向流或表面剪切层的影响进行通量输送。在一个模型中，包括电晕，我们表明，可以通过改变电晕的属性得到各种迁移。一个新的Babcock-Leighton型发电机也导致正确的向赤道迁移的通量密度和上升时间之间的非线性关系的流量。
2020-03-18 astro-ph.SR
Helicity and alpha-effect by current-driven instabilities of helical magnetic fields
在差动旋转的圆柱形容器中，将螺距角可调的螺旋背景磁场施加到导电流体上。小规模的动力学和电流螺旋度计算各种字段的几何形状，并示出具有相反的符号作为大规模字段的螺旋度。这些螺旋度以及相应的$α$效应尺度与背景场的当前螺旋度。由于分量$α_{ϕϕ}$和$α_{zz}$具有相反的符号，因此$α$ -张量是高度各向异性的。用圆柱形三维MHD程序计算的$α$ -效应的方位角振幅是如此之小，以致于基于电流驱动的、扭折型的环向场不稳定性的$αΩ$发电机的运行是非常值得怀疑的。在任何情况下，低的$α$效应值都会导致太阳辐射带中发电机的生长时间非常长，而早期类型的恒星的生长时间则为百万年。
2011-01-04 astro-ph.SR
The Tayler instability at low magnetic Prandtl numbers: Chiral symmetry breaking and synchronizable helicity oscillations
电流驱动的扭结型泰勒不稳定性（TI）是泰勒-斯普鲁特发电机模型产生恒星磁场的关键成分，但也被讨论为可能阻碍液体金属电池规模扩大的机制。在某些情况下，TI涉及螺旋流动模式，伴随着一些α效应。在这里，我们专注于手征对称性破缺和相关的影响，将需要关闭的泰勒-斯普鲁特模型中的发电机回路的α效应。对于低磁普朗特数，我们观察到的α效应的内在振荡。然后，这些振荡作为同步泰勒-斯普鲁特发电机模型的基础，该模型可能将行星的周期性潮汐力与恒星发电机的振荡周期联系起来。
2016-10-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Energy pathways in large- and small-scale convection-driven dynamos
利用直接数值模拟方法研究了瑞利-贝纳德对流驱动的旋转平面层发电机中速度与磁场之间的能量传递途径。动能和磁能被分为平均和湍流分量，以研究与大型和小型发电机相关的生产，运输和耗散。这种基于能量平衡的表征揭示了发电机中大尺度和小尺度磁场产生的不同机制，这取决于速度场的性质和边界处施加的条件。
2022-12-18 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Quenching of Meridional Circulation in Flux Transport Dynamo Models
在最近的观测结果（太阳黑子极大值时太阳的经向环流变得较弱）的指导下，我们在太阳发电机模型中纳入了经向环流的参数猝灭，使得当对流区底部的磁场较强时，经向环流变得较弱。我们发现，如果对流区的扩散率小于2 * 10^{11} cm ^2/s，则通量传输太阳发电机在包含对流环流的淬灭时趋于不稳定。然而，α的淬灭具有稳定效果，并且可以用足够强的α淬灭来稳定具有低扩散率的发电机。对于具有高扩散系数的发电机模型，对流循环的猝灭不会产生大的影响，发电机保持稳定。我们从扩散率为2.8 * 10^{12} cm ^2/s的发电机模型中给出了一个类太阳解，其中纬向环流的猝灭使纬向环流随观测到的太阳活动周期而周期性变化，并且对发电机没有任何其他显著的影响。
2012-01-02 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetic flux concentrations from dynamo-generated fields
磁化恒星对流的平均场论给出了两种不同的不稳定性的可能性：大尺度发电机不稳定性，在对流区的大部分，和一个负的有效磁压不稳定性（NEMPI），在强分层的表面层操作。后者可能是重要的，在连接与磁点的形成，但NEMPI的增长率被抑制随着旋转速率的增加，虽然最近的直接数值模拟（DNS）已经显示了随后的增长率的增加。我们定量研究是否可以解释的α平方平均场发电机的NEMPI的增长率的增加，以及是否NEMPI和发电机的不稳定性可以在同一时间操作。我们使用DNS和平均场模拟（MFS）数值求解基本方程，无论是否施加水平场。我们使用测试场方法来计算相关的发电机系数。DNS表明，磁通量浓度仍然是可能的旋转速率以上的大规模发电机效应产生的平均磁场。由此产生的DNS增长率定量再现MFS。正如预期的那样，对于弱旋转或消失的旋转，NEMPI的增长率随着重力的增加而增加，但是对于强重力和大湍流磁扩散率有一个修正项。磁通量的集中仍然是可能的旋转速率以上的发电机行动接管。对于太阳自转速率，相应的湍流周转时间约为5小时，发电机的行动开始在下面的层。
2014-10-31 astro-ph.SR
Dynamical coupling of a mean-field dynamo and its wind: Feedback loop over a stellar activity cycle
我们集中在内部发电机磁场和恒星风之间的联系。如果恒星有一个循环发电机，磁场的调制可以影响风，风反过来可以对恒星的边界条件产生反作用，形成一个反馈回路。我们已经开发了一个2.5维的数值设置来模拟这种重要的耦合。我们已经实现了一个α-欧米茄平均场发电机的PLUTO代码，然后将其耦合到一个球形多变风模型通过一个接口组成的四个网格层专用的边界条件。我们在这里提出了一个发电机模型接近一个年轻的太阳周期性的磁活动。首先，我们展示了这个模型如何允许通过显示活动周期，日冕结构和综合量的时间演化之间的相关性来跟踪发电机活动对日冕的影响。然后，我们加入反馈的风的发电机和讨论的变化，观察到的发电机对称性和风的变化。我们解释这些变化的发电机模式：在这个参数制度，反馈回路导致发电机家庭之间的耦合通过一个首选的增长的四极模式。我们还研究了我们的接口的磁螺旋度，并表明，它导致一个小的注入发电机。这个模型证实了物理耦合内部和外部恒星层的重要性，因为它对发电机和风都有直接影响。
2021-02-02 astro-ph.SR
Quenching of the alpha effect in the Sun -- what observations are telling us
巴布科克-莱顿发电机类型最近得到了支持，因为在观测记录中发现了太阳黑子群倾斜角的系统性周间变化。有人提出，这些变化可能是观测到的流入活动区带的结果。此外，模拟表明，这种流入限制了净极向通量的产生，实际上起到了抑制与作用在上升通量管上的科里奥利力相关联的α效应的作用。在本文中，我们扩展这些想法。
2011-08-05 astro-ph.SR
A joined model for solar dynamo and differential rotation
本文提出了一个与全球流和数值方法相一致的太阳发电机模型，该模型采用了微分自转模型。磁湍流扩散率用熵梯度表示，由模型方程控制。α效应的磁普朗特数和纬向分布通过拟合计算的活动周期和观测的磁场的赤道对称性来确定。极场反转的时刻和场的时纬图也与观测相一致。极向场在极区具有约10Gs的最大幅度。数千高斯的环向场集中在对流区底部附近，并通过纬向流向赤道输送。该模型预测太阳对流区大尺度磁场的总磁能值约为10^37尔格。
2016-12-22 astro-ph.SR
Dissipation in dynamos at low and high magnetic Prandtl numbers
使用模拟螺旋驱动的湍流，它示出的比率的动能磁能量耗散规模与磁普朗特数的幂律方式与指数约为0.6。超过六个数量级的磁普朗特数的磁场被发现是由大规模的发电机行动的α平方型。这项工作将小磁普朗特数的类似发现扩展到大磁普朗特数的区域。在大的磁普朗特数，大部分的能量耗散粘性，从而降低了磁能量耗散的量，这意味着可以在磁雷诺数进行模拟，该磁雷诺数比给定分辨率所施加的通常限制大。这类似于早期的发现，即在小的磁性普朗特数，大部分的能量被耗散的粘性，降低了动能能量耗散的量，所以模拟可以在更大的流体雷诺数比其他情况下进行。在大磁普朗特数下磁能量耗散的减少是在某些类星体中发现的暗吸积的背景下讨论的。
2011-05-13 astro-ph.SR
Magnetic helicity fluxes and their effect on stellar dynamos
我们研究了磁场驱动的α ^2发电机中的磁螺旋度通量，以证明它们能够减轻灾难性的猝灭。使用一维平均场形式来获得10^5量级的磁雷诺数。我们研究了通过中平面的扩散磁螺旋度通量以及最近提出的交替动态淬火形式主义。通过加入剪切力，我们对发生发电机作用的剪切力和强迫力参数的临界值进行了参数扫描。对于这个$αΩ$发电机，我们发现首选模式关于中平面反对称。这也验证了在3-D直接数值模拟。
2012-01-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Negative Turbulent Magnetic Diffusivity $β$ effect in a Magnetically Forced System
本文研究了螺旋磁能作用下的大尺度发电机过程。磁力驱动发电机的研究不如动力驱动发电机的研究好。它被认为代表了恒星日冕、吸积盘或等离子体实验室中磁场的放大。然而，螺旋磁场和等离子体之间的相互作用是一个更基本的现象，可以扩展到早期宇宙。标度不变的螺旋磁场不仅解释了目前观测到的大尺度天体物理磁场，而且提供了早期宇宙视界标度的信息。磁场与等离子体之间的相互作用本质上是非线性的，这使得其机制难以理解。但是，如果等离子体系统是由螺旋场驱动，该过程可以线性化与α和β和大尺度磁场。传统上，α效应被认为将磁场转移到大尺度区域，而β效应扩散磁场。然而，这些结论是基于不完全导出的alpha和beta。为了得到α和\b{eta}演化的精确轮廓，我们求解了一个耦合的半解析方程组，并将结果应用于大尺度磁螺旋度和磁能的模拟数据。结果表明，在对大尺度B场的放大作出显著贡献之前，平均α效应减小。相反，保持为负的β效应实际上在具有拉普拉斯算子的大尺度B场的放大中起着关键作用。并且，这种负扩散率解释了等离子体动能的衰减
2021-09-19 astro-ph.SR physics.plasm-ph
