Gyroscopic Pumping in the Solar Near-Surface Shear Layer
我们使用全球和本地日震反演，探讨在太阳近地表剪切层（NSSL）的现行动态平衡。差异旋转和纬向环流密切相关，共同起源于太阳对流区上部的湍流应力。NSSL的存在和结构不能归因于太阳表面对流的角动量守恒，因为通常认为。相反，湍流的角动量输送占向极纬向流，而经常被忽视的纬向力平衡维持中纬度旋转切变。我们认为，该基地的NSSL的标志是由过渡斜压湍流应力在赤道平面，抑制科里奥利诱导的环流，否则将建立一个圆柱形的旋转配置文件。湍流角动量输运必须是非扩散性的，并且是径向向内的。推断的平均流量是一致的湍流对流往往混合角动量的想法，但只有当混合效率是不均匀的和/或各向异性的。估计的湍流输送的纬向和纵向分量在振幅上是可比的，并且比垂直分量大一个数量级。我们估计，它需要2- 4%的太阳光度，以维持太阳NSSL对惯性的平均流量。大部分的能量都与角动量的湍流输送有关，旋转下降的时间尺度为$\sim$ 600天。我们还解决这些结果的影响，数值模拟的NSSL。
2011-08-26 astro-ph.SR physics.flu-dyn
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
Mean-field analysis on large-scale magnetic fields at high Reynolds numbers
太阳磁场的活动周期为11年，以太阳黑子的数量表示。这种太阳磁场的维持可以归因于对流区中的流体运动，即发电机。这项研究对Hotta等人（2016）提出的全球太阳发电机模拟进行了平均场分析。虽然这项研究成功地在高雷诺数下产生了相干的大规模磁场，但维持这个磁场的详细物理过程还没有完全弄清楚。本研究借由平均场分析来萃取α张量与湍流磁扩散率张量。湍流磁扩散率表现出显着的减少对高雷诺数。湍流磁扩散系数的减小抑制了大尺度场向小尺度场的能量转换。这意味着湍流磁扩散率的降低有助于在高雷诺数下维持大尺度磁场。观察到一个显着的向下湍流泵浦，它是在大尺度场的弱相增强。本研究提出一个大尺度场的周期性反转过程，它主要由α效应驱动，可能由向下泵浦触发。
2022-07-04 astro-ph.SR
The negative effective magnetic pressure in stratified forced turbulence
为了了解磁通量浓度形成的基本机制，我们确定了直接数值模拟的湍流贡献的平均磁压力在一个强分层等温层与大等离子体β，其中一个弱的均匀的水平平均磁场施加。湍流的有效平均磁压力的负贡献被确定为强分层强迫湍流的磁雷诺数和普朗特数的值的范围内。小规模的发电机行动，以减少湍流的有效平均磁压力的负面影响。然而，描述负有效磁压现象的湍流系数被发现收敛的磁雷诺数在60和600之间，这是这里考虑的最大值。在所有这些模型中，湍流强度几乎与高度无关，因此，由于密度减小，动能密度随高度减小。在第二系列的数值实验中，湍流强度随高度增加，使得湍流动能密度几乎与高度无关。湍流磁扩散率和湍流抽运速度的测定与测试场的方法为这两种情况。湍流磁扩散率的垂直分布被认为是同意所期望的基础上简单的混合长度表达式。湍流泵浦被证明是湍流磁扩散率的梯度，但它是预期的两倍大。相应的数值平均场模型表明，在这两种情况下，可以发生大规模的不稳定性，提供的尺度分离的程度是足够大的，因此湍流磁扩散率足够小。
2012-02-21 astro-ph.SR
Turbulent processes and mean-field dynamo
本文探讨了平均场发电机理论在太阳物理中的应用，分析了多种湍流效应及其对现代太阳发电机模型的影响，并介绍了从对流局部模拟推导湍流输运系数的方法。
2023-11-22 astro-ph.SR
Electrodynamics of turbulent fluids with fluctuating electric conductivity
考虑了电导率波动对平均场电动力学系数的影响。如果假设电导率波动与湍流速度场不相关，则只有流体的有效磁扩散率降低，大尺度磁场的衰减时间增加。如果电导率和流动的波动在某个方向上相关，则额外的抗磁泵浦效应导致在与电阻率通量矢量$\langle η'\vec{u}'\rangle$相反的方向上传输磁场。即使对于存在旋转的均匀湍流场，也会出现α效应。然而，对于地球外核或太阳对流区的特征值，α效应的发电机数永远不会达到超临界值，从而不能作为$α^2$发电机运行。
2020-06-19 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Magnetic field morphologies in convective zones influenced by a turbulent surface layer
针对低质量恒星大尺度偶极磁场难以在强湍流可压缩流中重现的问题，本文使用MagIC软件在极端参数下模拟对流发电机，发现湍流表层引发的全局磁抽运机制能将磁能传输至深层，促进偶极对称磁场的时间演化，与观测相符。
2025-05-10 astro-ph.SR
Long-term variations of turbulent transport coefficients in a solar-like convective dynamo simulation
太阳，除了其11年的太阳黑子周期外，还受到其活动的长期变化的影响。在这项工作中，我们分析了一个类似太阳的对流发电机模拟，包含大约60个磁周期，表现出赤道向传播的磁场，多个频率，和不规则的变化，包括错过周期和复杂的奇偶校验偶极和四极模式之间的过渡。我们计算的湍流输运系数，描述的平均磁场的湍流速度场的影响，使用测试场的方法。测试场分析提供了一个合理的解释失踪的周期方面的减少$α_{ϕϕ}$提前减少的表面活动，并加强向下湍流泵在事件中，以限制在对流区的底部，其中局部最大值的磁能在事件中观察到的一些磁场。然而，在同一时间，淬火的湍流磁扩散率被观察到，虽然不同的深度分布相比，其他传输系数。因此，需要专门的平均场建模进行验证。
2017-10-06 astro-ph.SR
A Babcock-Leighton dynamo model of the Sun incorporating toroidal flux loss and the helioseismically-inferred meridional flow
本文在二维 Babcock-Leighton 磁通输运发电机中纳入日震学经向流和环向磁通损失，发现其可再现低纬浮现、蝴蝶图及11年周期，并约束抽运深度与扩散率。
2023-09-29 astro-ph.SR physics.space-ph
Forecasting the solar activity cycle: new insights
掌握太阳活动的先进知识很重要，因为太阳的磁场输出支配着空间天气，并影响着依赖空间的技术。然而，太阳活动周期的不规则性使得预测太阳活动成为一项具有挑战性的任务。这是最好的实现，通过适当的约束太阳能发电机模拟，因此预测的第一步是了解太阳能发电机机制的基本物理。在Babcock-Leighton型发电机模型中，极向场产生于太阳表面附近，而环向场产生于太阳内部。因此，有限的时间是必要的空间分离的源极层的发电机的耦合。这种时间延迟在发电机机制中引入了记忆，从而可以预测未来的太阳活动。在这里，我们讨论了太阳活动周期的预测能力如何受到磁通量向下湍流泵送的影响。随着显着的湍流泵的发电机的记忆是严重退化，因此长期预测的太阳活动周期是不可能的，只有短期预测的下一个周期的高峰可能是基于观测数据同化在前一个周期的最低。
2013-12-30 astro-ph.SR
On the dynamical interaction between overshooting convection and an underlying dipole magnetic field -- I. The non-dynamo regime
受许多恒星内部深层动力学的启发，我们研究了过冲对流与辐射区大尺度极向场之间的相互作用。我们已经运行了一套三维Boussinesq数值计算在一个球壳，由一个对流区与底层的稳定区域，最初compatible包含一个偶极场。通过改变对流驱动的强度，我们发现，在湍流度较低的情况下，对流作为湍流扩散，比单纯的分子扩散更快地去除场。然而，在更湍流的制度，湍流泵送变得更有效，部分抵消湍流扩散，导致局部积累的字段下面的过冲区域。这些模拟表明，偶极场可能被限制在底层的稳定区域高度湍流对流运动在恒星参数。禁闭是平均意义上的大尺度场，我们表明，它是合理的平均场的想法建模。我们的研究结果是特别有趣的某些模型的太阳，这需要一个大规模的，极向磁场被限制在太阳辐射区，以同时解释后者的均匀旋转和薄的太阳速跃层。
2021-02-16 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Turbulent transport coefficients in spherical wedge dynamo simulations of solar-like stars
本文在平均场论的框架下研究了全球可压缩类太阳对流发电机中的发电机作用。我们模拟了一个楔形球壳中的太阳型恒星，对流和旋转之间的相互作用自洽地驱动着一个大规模的发电机。为了分析发电机的机制，我们应用测试场法的方位角（$ϕ$）平均场，以确定27个湍流输运系数的电动势，其中6个是相关的$α$张量。这种方法以前曾被用于模拟在笛卡尔坐标系中或在geodynamo上下文中，并在这里首次适用于完全可压缩模拟类太阳能发电机。我们发现，$α$张量的$ϕϕ$分量不遵循预期的动力学螺旋度的配置文件。湍流抽运速度显著地改变了作用于磁场的有效平均流，因此挑战了通量传输发电机的概念。所有系数都受到动态重要磁场的显著影响。观察到淬灭和增强。这导致系数随活动周期的调制。的时间变化被发现是可比的时间平均值，似乎是负责的磁场生成的非线性反馈。此外，我们量化的有效性的帕克-吉村规则的赤道传播的平均磁场在这种情况下。
2018-01-16 astro-ph.SR
Quenching and anisotropy of hydromagnetic turbulent transport
磁流体湍流通过湍流扩散和$α$效应等平均场效应影响大尺度磁场的演化。对于更强的场，这些效应通常被抑制或淬灭，并引入额外的各向异性。使用不同的变体的测试场方法，我们确定淬火的湍流输运系数的强制罗伯茨流，各向同性强迫非螺旋湍流，旋转热对流。只有当平均磁场大于湍流的均分值时，我们才看到显著的猝灭。用{ \it quenched}流的均分值表示磁场，我们得到Roberts流、强迫湍流和对流的湍流磁扩散率的猝灭指数分别约为1.3、1.1和1.3。然而，当磁场表示的均分值的未淬火的流量这些淬火指数分别成为约4，1.5，和2.3，分别。对于$α$效应，在第一种情况下，Roberts流动的指数约为1.3，对流的指数约为2，但在第二种情况下，分别为4和3。在对流中，湍流泵浦的猝灭遵循与湍流扩散相同的幂律，而对于描述$\bf Ω\times \bf J$效应的系数，获得与$α$几乎相同的猝灭指数。对于强制湍流，湍流扩散与沿平均磁场的二阶导数成比例，淬火少得多，特别是对于较大的磁雷诺数值。然而，我们发现，在相应的轴对称平均场发电机与占主导地位的环向场淬火扩散系数是相同的极向和环向场成分。
2014-08-20 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
Rotational dependence of turbulent transport coefficients in global convective dynamo simulations of solar-like stars
对于中等和缓慢的旋转，观测到类太阳恒星的磁活动强烈依赖于旋转。这些观察结果还没有一个坚实的解释发电机理论。我们的目标是找到这样一个解释，通过数值研究的旋转依赖性的发电机驱动器在类太阳恒星。我们运行了半全球对流模拟的恒星旋转率从0到30倍的太阳值，对应的科里奥利数，Co，0至110。我们用测试场方法测量了描述磁场演化的湍流输运系数，并与由微分旋转引起的发电机效应进行了比较。$α$张量的迹线随着Co $^{0.5}$的中等旋转速率而增加，并且随着快速旋转而变平。如果考虑到对流尺度随旋转增加而减小，则这种行为与动力学$α$一致。对于Co $\gtrsim 1$，$α$张量变得高度各向异性。此外，$α_{rr}$在中等旋转（1<Co<10）中占主导地位，$α_{ϕϕ}$在快速旋转（Co $\gtrsim 10$）中占主导地位。湍流抽运效应对磁场的回旋输运起着主导作用。考虑到所有的发电机效应，我们发现三个不同的制度。对于慢自转，在反太阳差异自转的情况下，$α$和Rädler效应占主导地位。对于中等旋转，$α$和$Ω$效应占主导地位，表明$αΩ$或$α^2Ω$发电机在运行，产生向赤道迁移的发电机波与定性太阳一样的旋转配置文件。对于快速旋转，受雷德勒效应影响的$α^2$机制似乎是发电机最可能的驱动力。我们的研究揭示了大量的发电机效应超出了经典的$αΩ$机制的存在。
2020-07-22 astro-ph.SR
Small-scale turbulent dynamo for low-Prandtl number fluid: comparison of the theory with results of numerical simulations
P.N.Lebedev Physical Institute of RAS（俄罗斯科学院列别杰夫物理研究所）；National Research University Higher School of Economics（国立高等经济大学）
研究通过比较理论与数值模拟，探讨了高和中等雷诺数下湍流发电机的临界磁雷诺数及增长率，指出使用准拉格朗日速度相关子能更好地解释磁场所生成机制，且与模拟结果一致。
2026-03-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Theory of Solar Meridional Circulation at High Latitudes
我们建立了一个计算和理解太阳的大规模高纬度流动，包括科里奥利力，湍流扩散的动量和陀螺泵的流体动力学模型。我们的计算域，球形“极冠”的侧边界位于纬度$\geq 60^{\circ}$。实施观察到的低纬度流动作为侧边界条件，我们解决了流量方程的carnival模拟极冠。决定高纬向流中是否存在节点的关键参数是$ε=2 Ωn πH^2/ν$，其中$Ω$为内旋速率，n为纬向流的径向波数，$H$为对流区的深度，$ν$为湍流粘性。$ε$（湍流粘性）越小，高纬度的节点数量越少。对于极冠内的所有纬度，我们发现$ν=10^{12}{\rm cm}^2{\rm s}^{-1}$有三个节点，$10^{13}$有两个，$10^{15}$或更高的有一个或没有。对于$10^{14}$附近的$ν$，我们的模型表现出“节点合并”：随着时间流速的增加，两个节点相互抵消，没有留下节点。另一方面，对于边界处的固定流速，随着$ν$增加，最向极点的节点迁移到极点并消失，最终对于足够高的$ν$不留下节点。这些结果表明，主极向地面纬向流可以通过节点合并或节点迁移和消失从$60^{\circ}$延伸到极点。
2011-12-05 astro-ph.SR
The mean-field solar dynamo with double cell meridional circulation pattern
日震学的最新发现以及太阳全球动力学直接数值模拟的进展表明，在每个太阳半球，赤道环流形成了对流区中沿赤道的两个单元。我们研究了具有这种双胞双对称环流的平均场太阳发电机的性质。发电机模型还包括现实的太阳差旋转（包括速跃层和地下剪切层）的配置文件，并考虑到湍流泵，各向异性湍流扩散率和磁螺旋守恒的影响。相反，以前的磁通量传输发电机模型，它被发现，发电机模型可以鲁棒地再现太阳磁循环的基本属性为广泛的模型参数和环流速度。当纬向环流的表面速度约为12 m/s时，与观测结果的符合最好。对于这种环流速度，模拟的太阳黑子活动与极区磁场表现出良好的同步性。在过去的太阳黑子周期21和22中确实观察到了这种同步。我们比较了太阳黑子数和极场强度的理论和观测相图，并讨论了第23周的特殊性质。
2013-06-08 astro-ph.SR
Stellar dynamos in the transition regime: multiple dynamo modes and anti-solar differential rotation
已知类太阳恒星的全球和半全球对流发电机模拟显示了从反太阳（快极，慢赤道）到类太阳（快赤道，慢极）的差异旋转（DR）的过渡，以增加旋转速率。在后一个政权的发电机解决方案可以表现出规则的循环模式，而在前一个，只有固定或时间不规则的解决方案已获得至今。在本文中，我们提出了一个半全球发电机模拟的过渡区，表现出两个共存的发电机模式，循环和固定的，都是动态显着的。我们试图了解这样的发电机是如何通过分析大尺度流动特性（DR和纬向环流）与湍流输运系数与试验场方法得到的驱动。无论是$αΩ$发电机波还是平流主导发电机都不能解释平均磁场的周期和传播方向。此外，我们发现，$α$效应是可比的，甚至更大的$Ω$效应产生的环形磁场，因此，发电机似乎是$α^2Ω$或$α^2$型。我们进一步发现，有效的大规模流动显着改变湍流泵。
2019-11-22 astro-ph.SR
Persistent Magnetic Wreaths in a Rapidly Rotating Sun
当我们的太阳年轻时，它的自转速度比现在快得多。对年轻、快速旋转的恒星的观测表明，许多恒星都具有很强的磁活动和很强的轴对称磁场。我们进行了模拟发电机行动在快速旋转的太阳与3-D MHD滞弹性球谐（ASH）代码探索旋转，对流和磁性之间的复杂耦合。在这里，我们研究发电机的行动实现了在大部分的对流区的系统旋转在当前的太阳旋转速率的三倍。我们发现，大量有组织的全球规模的磁场实现了发电机行动在这个系统中。在对流区的中间，形成了一圈醒目的磁环，与湍流的对流共存。这是一个惊喜，因为人们普遍认为，这样的磁性结构应该被磁浮力或湍流泵浦破坏。因此，许多太阳发电机理论都认为，对流区底部的穿透和剪切速度跃层是有组织的发电机活动的关键因素，而这些模拟并不包括这种速度跃层。我们研究这些持久的磁花圈是如何维持发电机过程，并探讨是否一个经典的平均场$α$ -效应解释极向场的再生。
2010-11-12 astro-ph.SR
Outstanding Issues in Solar Dynamo Theory
太阳黑子周期所显示的太阳磁场活动，是透过发电机机制在对流区深处产生的，而发电机机制涉及太阳内部等离子体与磁场之间的重要相互作用。磁流体动力发电机理论的最新进展使我们更接近更好地理解太阳磁循环的物理学。与此同时，对太阳内部大规模流动的日震观测现在已经能够限制太阳周期模型中使用的一些参数。在这篇评论的第一部分，我简要描述了目前对太阳周期的理解。在第二部分中，我突出了一些悬而未决的问题，在太阳发电机理论有关的发电机$α$ -效应，磁浮力和起源的蒙德样极小活动的性质。我还讨论了如何穷人的限制关键的物理过程，如湍流扩散，湍流环流和湍流通量泵混淆这些相对的角色，一个-相对磁通量运输。我认为，除非这些问题中的一些得到解决，否则没有一个太阳周期模型可以声称是"标准模型“，也不能相信这些模型的任何预测;换句话说，我们还没有达到标准。
2009-06-25 astro-ph.SR
An update of Leighton's solar dynamo model
1969年，莱顿在巴布科克（Babcock，1961）的现象学设想的基础上，建立了一个太阳发电机的准一维数学模型。在这里，我们提出了一个修改和扩展莱顿的模型。利用磁场的轴对称分量，我们考虑了太阳表面的径向场分量和对流区的径向积分环向磁通量，两者都是纬度的函数。关于环形磁通的径向位置没有作任何假设。该模型包括在地面和对流区的湍流扩散的影响，在地面的极向纬向流和赤道回流影响的环向通量，纬向差异旋转和近地面层的径向旋转剪切，向下对流泵送的磁通量在剪切层，和磁通量出现的形式倾斜的双极磁区。虽然相关的参数的表面场的运输是从观察，该模型凝聚的未知属性的磁场和流动的对流区成几个自由参数（湍流扩散率，有效回流，源项的幅度，和一个参数描述的有效径向剪切）。与二维通量输运发电机代码的结果比较表明，该模型捕捉到这些模拟的基本特征。我们进行了参数研究的四维参数空间，并确定参数范围，提供类似太阳的解决方案。偶极宇称总是首选的，当回流速度约为2 m/s，湍流扩散率<80 km^2/s，发电机激发不超过阈值太远（线性增长率<0.1/yr）时，可以找到周期约为22年的解，以及低纬度通量出现与极场强度之间的正确相位差。
2016-11-28 astro-ph.SR
Paradigm shifts in solar dynamo modeling
太阳发电机理论的选定主题正在突出。近地表剪切层的可能相关性进行了讨论。湍流向下泵送的作用与先前的关注有关，即发电机产生的磁场会因磁浮力而迅速从对流区消失。有人认为，剪切介导的小尺度磁螺旋度通量是负责最近的一些大规模发电机模拟的成功。这些通量有助于处理多余的小尺度磁螺旋度。这种小尺度的磁螺旋度，反过来，是在响应生产的整体倾斜在每个帕克环。本文对均匀切变系统的螺旋度通量作了初步计算。在太阳中，磁螺旋通量的影响可以在日冕物质抛射中看到，它会释放出大量的磁螺旋。
2009-05-09 astro-ph.SR
Evidence of active MHD instability in EULAG-MHD simulations of solar convection
我们研究了Passos & Charbonneau（2014）EULAG-MHD“millenium simulation”中磁流体动力学不稳定性的可能发展。这个模拟维持一个大规模的磁周期，其特征是太阳般的极性反转发生在一个定期的几十年的节奏，并在其中的带状定向带的强磁场积累的对流层下面，在响应湍流泵从上面连续的磁半周期。该模拟的关键方面包括低数值耗散和强烈的亚绝热流体层下对应于建模的太阳能对流区对流不稳定层。这些性质有利于二维不稳定性的生长和发展，否则会被更强的耗散抑制。我们发现的证据的非轴对称磁剪切不稳定性的稳定分层的流体层的上部操作的行动。我们还调查的可能性，泰勒不稳定性可能有助于在高纬度的大规模轴对称磁分量的不稳定。我们的分析的基础上，我们提出了一个全球发电机的情况下，磁循环主要是由湍流发电机行动的对流层，但MHD不稳定性加速耗散的磁场泵到过冲和稳定层，从而可能显着影响磁循环周期。支持这种情况下，发现在不同的全球发电机的行为中观察到的，否则相同的EULAG-MHD模拟，使用不同程度的亚绝热下的对流区的稳定流体层。
2015-09-24 astro-ph.SR
Shedding light on the MRI driven dynamo in a stratified shearing box
本研究通过分层零净通量剪切盒模拟，揭示MRI驱动发电机中α-Ω机制主导，并采用IROS算法提取湍流系数，发现外流和湍流泵送为主要汇项。
2024-07-19 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Nonkinematic solar dynamo models with double-cell meridional circulation
采用标准的太阳内部模型作为输入，我们构建了一个动力学一致的非线性发电机模型，考虑到详细描述的Λ效应，湍流泵，磁螺旋度平衡，和磁反馈的差异旋转和纬向环流。太阳对流区的背景平均场流体动力学模型考虑了类太阳角速度廓线和双胞纬向环流。我们调查的非线性磁场产生的长期变化和性质的磁周期的影响。研究了α效应参数从稍次临界到超临界的宽范围内的非线性发电机解。结果表明，磁循环周期随磁循环强度的增大而减小。在超临界α效应的情况下，激发出磁周期的周期性长期变化。这些变化是由半球磁螺旋度交换引起的。它取决于磁扩散率参数和磁螺旋度产生率。大尺度磁活动改变了对流带内部的差旋和纬向环流的分布。结果表明，全球流的磁反馈影响着长期磁循环的性质。我们将我们的发现与太阳和恒星的磁活动观测相结合。
2018-07-29 astro-ph.SR
A Babcock-Leighton-type Solar Dynamo Operating in the Bulk of the Convection Zone
在大多数Babcock-Leighton（BL）型太阳发电机模型中，环向磁场被假定产生于速跃层中，其中极向场是由太阳黑子群的出现和随后的消散产生的。然而，磁活动的充分对流的恒星和MHD模拟的全球恒星对流最近提出了严重的怀疑，在产生的环向场的速跃层的重要性。在这项研究中，我们的目标是开发一个新的BL型发电机模型，其中发电机主要在对流区的大部分内运行。我们的二维模型包括太阳的差异旋转，单细胞的纬向流，近表面的径向泵，强湍流扩散，BL型极向源，和非线性反作用的磁场的源与垂直的外边界条件的影响。该模型导致一个简单的偶极配置的极向场，具有主导的纬向分量，这是由纬向剪切内的对流区的大部分，以产生的环形磁通量卷起。因此，速跃层在模型中的作用可以忽略不计。该模型再现了太阳活动周期的基本特性，包括：（a）大约11年的周期和18年的延长周期;（b）反对称环向场从高纬度开始向赤道方向传播;（c）与观测结果一致的极场演变。我们的模型打开了一个范式转变的可能性，在理解太阳周期过渡到经典的通量传输发电机。
2022-04-29 astro-ph.SR
The Rise of Buoyant Magnetic Structures through Convection with a Background Magnetic Field
受活动区太阳黑子观测的启发，人们通常认为大规模的强磁通量以拱形圆柱形结构的形式从太阳内部深处出现，俗称通量管。在这里，我们将继续研究当这些结构被认为是在体积填充磁场中的浓度，而不是在无场背景中的孤立实体时遇到的不同动力学。通过2.5D数值模拟，我们认为浮力上升的磁通量浓度从辐射区通过过冲对流区，自洽（通过磁泵）安排一个体积填充的大规模背景场。这项工作扩展了早期的论文，认为这种结构的演变在一个纯粹的绝热分层与假设的背景场的形式。这项早期的工作建立了一个偏见的存在，创造了一个（相对）扭曲方向的磁性结构成功上升的可能性增加，另一个可能性降低。当应用到太阳的背景下，这种偏见是相称的太阳半球螺旋规则（SHHR）。本文建立了一个模型，将一个更现实的背景状态，包括过冲对流和被动泵平均磁场的这种选择机制的鲁棒性。最后，对流对选择机制的影响很小，因为它是在上升开始时，在过冲区的边缘制定的。然而，对流增加了另一层的统计波动的偏见，我们调查，以解释在SHHR的变化。
2022-04-27 astro-ph.SR
Is a deep one-cell meridional circulation essential for the flux transport Solar Dynamo?
通量输运发电机成功地模拟了太阳活动周期，其中太阳纬向环流起着重要的作用。大多数运动发电机模拟都假设对流区内的经向环流为单胞结构，其底部有向赤道的回流。鉴于最近的索赔，回流发生在一个更浅的深度，我们探讨是否有这样一个浅的回流纬向环流仍然可以保留有吸引力的功能的通量输送发电机（如适当的蝴蝶图，适当的相位关系之间的环向和极向场）。我们认为额外的细胞下方的浅层回流-多个细胞径向堆叠在另一个以上的情况下，更复杂的细胞模式的情况下，三角形环流。只要在对流带底部存在低纬向赤道的气流，我们发现太阳的行为是近似再现的。然而，如果在对流区的底部没有流动或有向极的流动，那么我们就不能再现太阳的行为。在使湍流扩散率低时，我们仍然发现周期性行为，尽管周期变得不切实际地大。此外，低扩散率，我们没有得到观测到的太阳黑子最小值的极场和下一个周期的强度之间的相关性，这是复制时，扩散率高。在引入径向向下泵浦时，我们得到了更合理的周期和更像太阳的行为，即使在低扩散率的情况下。
2014-02-04 astro-ph.EP astro-ph.IM astro-ph.SR
