Dynamo-driven plasmoid ejections above a spherical surface
我们扩展早期模型的湍流发电机的上部，几乎免费的外部球形几何形状，并研究如何出现磁通量从下层到上层，而不被驱动的磁浮力。我们还研究了这是如何影响等离子体喷射的可能性。使用一个球形楔形，包括北半球和南半球，直到中纬度和太阳经度的一定范围。在半径上，我们覆盖了对应于太阳对流区的区域和太阳半径两倍的外部区域。湍流是由内部的螺旋强迫函数驱动的，其中符号在两个半球之间的赤道处改变。一个振荡的大规模发电机与赤道迁移被发现在湍流区运行。等离子体团喷射以规则的间隔发生，类似于早期笛卡尔模型中所看到的。这些等离子体团喷射暂时与日冕物质抛射有关。磁螺旋度在湍流区外改变了符号，这与最近对太阳风的研究结果一致。
2011-08-17 astro-ph.SR
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
Non-linear and chaotic dynamo regimes
介绍了太阳和恒星发电机的最新情况。目前，还不清楚为什么恒星周期频率随着旋转频率的增加而增加，它们的比例随着恒星活动而增加。尽管恒星的磁性普朗特数很小，但小规模的发电机仍有望运行。恒星中的全球磁场活动是一种浅层现象还是深层现象是另一个悬而未决的问题。简要回顾了在发电机中磁螺旋度通量的存在和重要性方面的进展，最后强调了非定域性在利用平均场方法模拟恒星发电机中的作用。另一方面，直接的数值模拟现在已经达到了这样一个地步，即模型显示出类似太阳的向赤道迁移，可以与观测进行比较，但需要从理论上加以理解。
2013-05-08 astro-ph.SR
Effects of a subadiabatic layer on convection and dynamos in spherical wedge simulations
我们考虑了对流区底部的亚绝热层对对流本身以及球楔几何中相关的大规模发电机的影响。我们使用基于Kramers不透明度定律的热传导处方，其允许对流区的深度动态地适应物理特性（例如旋转速率和磁场）的变化。我们发现，对流热输送强烈集中向赤道和极地地区的情况下，没有一个实质性的辐射层下的对流区。对流区下方稳定层的存在显著降低了径向焓输运的各向异性。此外，发电机的解决方案是敏感的对流区结构的细微变化。我们发现，在所有的运行在高纬度对流区的较深的部分的动力螺旋度变化的迹象。这个区域在具有较厚的稳定分层层的运行中逐渐向赤道扩展。
2019-01-02 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
Helicity inversion in spherical convection as a means for equatorward dynamo wave propagation
我们在这里讨论一个纯粹的流体动力学机制来反转的动力学螺旋度，这起着关键作用，在大多数模型的发电机行动旋转对流的周期性磁性的传播方向确定的符号。这种传播为发电机模型提供了一个突出而令人困惑的约束。在太阳中，活动区域首先出现在中纬度地区，然后在一个周期的过程中出现在赤道附近，但大多数以前的全球规模发电机模拟都显示出向极传播（如果它们是周期性的话）。在这里，我们强调一些模拟中，发电机波的传播方向主要是改变了整个大部分的内部的动力学螺旋度的反转，而不是由差异旋转的变化。这往往发生在具有低普朗特数和内部加热的情况下，在局部密度梯度相对较小的区域中。我们分析了这种逆温是如何产生的，并将其与对流的情况进行了对比，对流要么是高度柱状的（即，在这两种情况下，动力螺旋度的典型廓线（北半球大部分地区为负值）反而占主导地位。
2015-12-03 astro-ph.SR
Ejections of magnetic structures above a spherical wedge driven by a convective dynamo with differential rotation
我们结合对流驱动发电机在一个球壳与一个近等温的密度分层冷却层，模仿恒星日冕的某些方面，研究磁场结构的出现和喷射。该方法是早期模型的扩展，其中采用强制湍流模拟来产生磁场。使用的球楔由对流区和扩展到球体半径$\approx1.5$倍的冕区组成。楔形包含球体方位角范围的四分之一和纬度的$150\degr$。磁场是由表面下的对流引起的湍流运动自洽地产生的。发现磁场出现在表面，并被喷射到域的日冕部分。这些喷射发生在不规则的时间间隔，比以前的工作弱。我们尝试性地将这些事件与太阳上的日冕物质抛射联系起来，尽管我们的太阳大气模型相当简单。
2012-09-30 astro-ph.SR
Topology and field strength in spherical, anelastic dynamo simulations
在Boussinesq近似下对流驱动发电机的数值模拟揭示了发电机产生的磁场和流体流动的基本特征。由于这些结果是在不可压缩流体中获得的，它们对气体行星和恒星的有效性仍有待评估。一种常见的方法是用所谓的滞弹性近似来考虑密度分层。在Boussinesq近似得到的结果的有效性进行了测试滞弹性模型。我们指出，并解释这两种类型的模型之间的具体差异，特别是相对于场的几何形状和场强，但我们也比较标度律的速度振幅，磁耗散时间，和对流热通量。我们的调查是基于一个系统的参数研究球发电机模型的滞弹性近似。我们利用最近开发的数值求解器，并提供结果的滞弹性发电机基准的测试用例。在Boussinesq模拟中确定的偶极和多极发电机的二分法也存在于我们的滞弹性模型样本中。偶极模型要求对流的典型长度尺度比Rossby半径大一个数量级。然而，这两类模型之间的区别是有点不太明确，比以前的研究。这主要是由于两个原因：我们发现了一些模型具有相当大的赤道偶极子贡献和中间的整体偶极场强度。此外，大的密度分层可能妨碍偶极主导的磁场的产生。以前提出的标度律，如场强的标度律，同样适用于滞弹性模型。然而，尚不清楚这种一致性是否必然意味着在两种环境中类似的发电机过程。
2015-03-02 astro-ph.SR
Bridging planets and stars using scaling laws in anelastic spherical shell dynamos
在快速旋转的行星和低质量恒星内部运行的发电机可能属于类似的类别，旋转起着至关重要的作用。我们使用缩放定律来量化这种相似性。我们分析直接数值模拟的Boussinesq和滞弹性球壳发电机。这些发电机代表了从类地行星到快速旋转的低质量恒星的简化模型。我们发现，磁场和速度在这些发电机相关的可用浮力功率通过一个简单的幂律，持有各种各样的控制参数。
2013-10-01 astro-ph.EP astro-ph.SR
Bipolar magnetic spots from dynamos in stratified spherical shell turbulence
Mitra等人（2014年）的最新研究表明，在具有螺旋度的强分层强制双层湍流中，下层具有相应的大尺度发电机作用，上层出现磁场，其形式为边界清晰的双极磁点。在这里，我们将这个模型扩展到球楔几何，覆盖北半球高达75°纬度和180°的方位角范围。动力螺旋度和大尺度磁场在低纬度最强。对于中等强度的层结，形成几个两极点，最终填满整个纵向范围。在早期，斑点的极性反映了下面的方位场的方向，正如Ω形通量环所预期的那样。在后期，它们的倾斜变化，使得在相隔约10°的不同纬度处存在相反方向的径向场。我们的模型表明，自发形成的斑点的大小远远大于压力标度的高度。他们倾向于产生接近统一的填充因子被认为是让人想起高度活跃的恒星。我们证实，强烈的分层和强烈的尺度分离是必不可少的成分背后的磁点形成，这似乎是与在较大的深度下降流。
2015-06-02 astro-ph.SR
Resonances for activity waves in spherical mean field dynamos
我们研究的活动波的类型，确定周期性的磁性活动的各种恒星，包括太阳，作为一个更一般的物理，而不是一个纯粹的天文问题。我们试图确定共振时，预期会发生的平均场发电机激发波的准静态磁场在两个不同的球形层。我们隔离的一些功能，可以与共振的能量或频率曲线与发电机的管理参数。然而，出乎意料的是，球形发电机中的共振形式远没有我们熟悉的物理学分支中的共振那么壮观。特别是，我们发现共振现象的幅度比天文观测所能探测到的要小得多，而且可能比实验室发电机实验中的任何相关效应都要小得多（当然，这不是在引力球中！）也很小。我们讨论的具体功能相关的球形发电机的共振现象，并发现参数共振是最明显的共振现象。这些发电机波共振的共振条件与物理学更传统分支的共振条件相当不同。我们认为，在这种情况下，这种现象的相对不重要性是因为活动波的激发和传播的现象没有很好地相互分离，这与或多或少现实发电机的非线性性质一起抑制了共振，使它们比共振效应更不明显，例如在光学中。
2012-11-11 astro-ph.SR physics.class-ph
Convection-driven spherical shell dynamos at varying Prandtl numbers
背景：恒星对流区的特点是在低普朗特数下剧烈的高雷诺数湍流。目的：我们研究发电机和差分旋转制度在不同水平的粘性，热，磁扩散。研究方法：我们进行三维模拟分层完全可压缩磁流体动力学对流旋转球楔在不同的热和磁普朗特数（从0.25到2和5，分别）。结果如下：我们发现，高的热扩散率的旋转配置文件显示出单调增加的角速度从对流区的底部到顶部，从两极向赤道。对于足够快的旋转，一个负的径向剪切区域的发展在中纬度地区的热扩散率降低。这与发电机模式从向极传播活动带向赤道传播的变化相吻合。此外，循环的解决方案消失在最高的磁雷诺数。在本文研究的范围内（$5-151$），总磁能随磁雷诺数的增加而增加，但平均磁场的能量在高磁雷诺数时趋于平稳。在最高磁雷诺数下，差旋受磁场的影响很大，几乎消失。在我们的一些最动荡的情况下，我们发现，两个制度是可能的，其中之一的差分旋转是强大的，平均磁场相对较弱，反之亦然。结论：我们的模拟表明，一个强大的非线性反馈的磁场的差分旋转，导致定性的变化，在大规模发电机的行为在高磁雷诺数。此外，我们没有发现迹象的模拟接近渐近制度的结果将是独立的扩散系数。
2016-09-12 astro-ph.SR
Robustness of oscillatory $α^2$ dynamos in spherical wedges
我们使用简单的平均场$α^2$发电机研究了球楔和全球壳几何之间的联系。我们解决了一个一维的时间相关的平均场发电机的方程，以检查不同的纬度边界和球坐标中的极点之间的极角$θ_0$的影响。我们研究了湍流磁扩散率和$α$效应剖面以及不同纬度边界条件的影响，以隔离振荡解的参数区域。最后，我们添加剪切和模拟径向梯度的阻尼项来研究由此产生的发电机区域。我们发现，通常使用的完美导体边界条件导致振荡的$α^2$发电机解决方案，只有当楔形边界是至少一个度远离极点。其他边界条件总是产生定常解。通过单独改变湍流磁扩散率的轮廓，振荡的解决方案与延伸到极点的模型实现，但磁场是强烈集中在极点附近的振荡周期是很长的。通过引入径向剪切和模拟径向梯度的阻尼项，我们再次看到振荡发电机，漂移的方向遵循帕克-吉村规则。振荡的解决方案，在弱剪切制度中发现，只有在楔的情况下，与$θ_0 = 1^\circ$和完美的导体边界。一个减少$α$效应与湍流扩散率集中向赤道附近的极点产生振荡发电机与赤道迁移和再现最好的解决方案，在球楔。
2016-01-20 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Building and Maintaining a Solar Tachocline through Convective Dynamo Action
三十多年来，薄的太阳速跃层的动力学维持一直是恒星天体物理学的核心问题之一。三个主要的理论已经发展来解释速跃层的薄，但到目前为止，他们都没有被证明是令人信服的工作在极端参数制度的太阳内部。在这里，我们提出了一个旋转的，3D的，球壳模拟相结合的太阳能对流区和辐射区，实现了速跃层建立和维持对流发电机行动。由于数值上的限制，发电机阻止了速跃层的粘性扩散，而不是人们认为发生在太阳上的爱丁顿-斯威特时间尺度辐射扩散。尽管如此，我们的模拟支持通过循环太阳发电机的速跃层限制的情况下，是第一次的主要限制的情况之一已经实现了在一个全球性的，3D的，球壳几何形状，包括非线性流体运动和自洽生成的发电机。
2021-05-12 astro-ph.SR
Cycling Dynamo in a Young Sun: Grand Minima and Equatorward Propagation
我们评估的全球规模的发电机行动中实现了一个类似太阳的恒星以三倍于太阳的速度旋转的模拟。三维磁流体滞弹性球谐程序，使用斜率限制扩散，捕捉对流和发电机过程中这样一个年轻的太阳。模拟是在一个球壳，包括3.8密度尺度高度的太阳能对流区。我们发现，发电机行动具有高度的时间变化发生，许多周期性的极性反转每6.2年。磁场能量也会有规律地上升和下降，完成一个极性周期需要两个磁场能量周期。这些磁能循环是由洛伦兹力对差动旋转的反馈引起的，而极性反转是由于赤道发电机和极地发电机的空间分离而存在的。此外，赤道迁移的环向场被发现，这是联系到不断变化的差异旋转和近地面剪切层。这个模拟也进入了一个持续大约20年的最小值，之后发电机恢复了其正常的极性周期。
2013-10-31 astro-ph.SR
Convective Dynamo Simulation with a Grand Minimum
评估了在模拟以太阳速度三倍旋转的类太阳恒星中实现的全球尺度发电机作用。三维MHD滞弹性球谐函数（ASH）的代码，增加了粘度最小化计划，捕捉对流和发电机过程中，这G型星。模拟是在一个球壳，包括3.8密度尺度高度的太阳能对流区。结果发现，发电机的行动与高度的时间变化发生，许多周期性的极性反转发生大约每6.2年。磁能也有规律地上升和下降。磁能量循环产生于洛伦兹力对差动旋转的反馈，而导致极性反转的过程则更为复杂，似乎是由对流与平均环向场的相互作用引起的。此外，赤道迁移的环向场被发现，这是联系在一起的变化的微分旋转，并可能到一个非线性发电机波。这个模拟也进入了一个持续大约20年的大极小期，之后发电机恢复了其正常的极性周期。
2015-03-13 astro-ph.SR
Convective dynamo action in a spherical shell: symmetries and modulation
本文研究了球壳中三维旋转滞弹性对流驱动的发电机作用。出于对太阳发电机的行为，我们研究了不同对称性的磁流体模式的相互作用，并演示了如何复杂的对流，差分旋转和磁场之间的相互作用可能会导致调制的基本周期。对于一些参数，类型1调制通过在不同对称性的模式之间的能量转移而发生，而整体振幅几乎没有变化，对于其他参数，调制是类型2，其中振幅受到显著影响（导致活性的极大极小值），而对称性没有显著变化。最重要的是，我们确定了存在的“超调制”的解决方案，其中的活动之间的1型和2型调制混乱切换，这被认为是一个重要的过程中的太阳活动。
2016-07-04 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Transition from axi- to nonaxisymmetric dynamo modes in spherical convection models of solar-like stars
我们试图了解从近轴对称配置在太阳旋转速率的非轴对称配置的快速旋转，使用三维数值模拟湍流对流，并考虑1和30倍的太阳值之间的旋转速率的过渡。我们发现从轴向非轴对称的解决方案在1.8倍左右的太阳自转速率的过渡。这一转变与从反太阳到类太阳的自转变化相一致，即赤道速度更快，两极速度更慢。在类太阳旋转制度，场配置由一个轴对称振荡场伴随着一个m=1的方位角模式（两个活跃的周期），这也表明时间的变化。在慢（快）旋转，轴对称（非轴对称）模式占主导地位。轴对称模式产生具有极性反转的纬向发电机波，而非轴对称模式通常在旋转参考系中表现出漂移，并且活跃的电磁波的强度在不同半球之间随时间周期性地变化。大多数得到的发电机解决方案表现出周期性的变化，无论是由纬度或方位角发电机波。在活动周期图中，由旋转周期归一化的周期长度形成两个不同的种群，作为旋转速率或磁活动水平的函数。缓慢旋转的轴对称种群接近于观测中所谓的不活跃分支，而快速旋转的模型接近于超活跃分支，随着旋转速率的增加，周期与旋转频率之比下降。我们可以成功地再现从轴向非轴对称发电机解决方案的高旋转速率的过渡，但需要高分辨率的模拟，以限制旋转淬火对流的旋转速率超过20倍的太阳值的影响。
2018-05-07 astro-ph.SR
Effects of shell thickness on cross-helicity generation in convection-driven spherical dynamos
研究了旋转球壳中螺旋度和交叉螺旋度电动发电机效应对混沌热对流自持磁场产生的相对重要性，并将其作为球壳厚度的函数。发电机解决方案的两个不同的分支被发现共存于直接数值模拟壳的纵横比在0.25和0.6之间的平均场偶极制度和波动偶极制度。的特性表征共存的发电机吸引子进行了比较和对比，包括磁场和旋转热对流的时间行为和空间结构的差异。螺旋度$α$ -效应和交叉螺旋度$γ$ -效应被认为是在波动偶极发电机制度，其中它们的比例不随壳厚度显着变化的强度相媲美。与此相反，在平均场偶极发电机制度的螺旋$α$ -效果占主导地位的约两个数量级，并成为更强的壳厚度减小。
2020-12-13 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
Scaling laws in spherical shell dynamos with free-slip boundaries
对流驱动的旋转球壳发电机的数值模拟通常是在刚性边界条件下进行的，这适用于类地行星的金属核。自由滑动边界更适合其他天体物理物体（例如气态巨星或恒星）中的发电机。使用一组57个直接数值模拟，我们调查的自由滑移边界条件的热流，流速和磁场强度的标度特性的效果，并与刚性边界的早期结果进行比较。我们发现，力学边界条件的性质只有很小的影响的标度律。我们还发现，虽然偶极和多极发电机表现出大致相同的标度指数，有一个偏移的标度前因子的速度和磁场强度。我们认为，偏移可以归因于两极和多极发电机之间的纬向流贡献的差异。
2013-02-20 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Consistent scaling laws in anelastic spherical shell dynamos
数值发电机模型总是采用与自然物体中预期值相差几个数量级的参数值。然而，这样的模型已经成功地在定性再现行星和恒星发电机的属性。这种定性的协议燃料的想法，数值模型和天体物理对象可以在相同的渐近制度的动态。这可以通过探索模型的缩放行为来测试。对于对流驱动的不可压缩球壳发电机与恒定的材料属性，以前已经建立了相关的流速和磁场强度的可用功率的比例定律。在这里，我们分析273直接数值模拟使用滞弹性近似，也涉及与半径相关的磁，热和粘性扩散率的情况下。与Boussinesq模型相比，这些模型更好地代表了气体巨行星和低质量恒星的条件。我们的研究提供了强有力的支持的假设，即平均速度和平均磁场强度规模作为一个功能所产生的浮力以同样的方式为广泛的条件。
2013-06-25 astro-ph.EP astro-ph.SR
Magnetic energy cascade in spherical geometry: I. The stellar convective dynamo case
我们提出了一种方法来表征模拟恒星对流发电机的尺度之间的磁能的光谱转移。基于Clebsch-Gordan系数的球谐函数的解析耦合关系，计算了完整的三阶传递函数。该方法被应用到平均场$αΩ$发电机模型作为基准测试。从物理观点来看，发电机场分解成主发电机族和次发电机族在$αΩ$情况下证明是非常有指导意义的。同样的方法，然后应用到一个完全湍流发电机在太阳能对流区，建模与三维MHD ASH代码。的磁能谱的初始增长被证明是非本地的。它主要再现中尺度对流的动能谱。在饱和阶段，两种直接的磁能级联被观察到的区域包括在模拟中涉及的最小尺度。第一个级联是通过大尺度差动旋转对磁场的剪切而获得的，该差动旋转有效地级联了磁能。第二个是一个广义的级联，涉及到一系列的本地磁和速度尺度。非本地转移似乎很重要，因此净转移不能被简化为一小部分模式的动态。详细讨论了大尺度轴对称偶极子和四极子的饱和问题。特别是，偶极饱和的非本地相互作用，涉及最具活力的规模的磁能谱，这指出了重要性的磁普朗特数的大型发电机。
2013-01-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Global-scale wreath-building dynamos in stellar convection zones
当像我们的太阳这样的恒星年轻时，它们旋转迅速，磁性非常活跃。本文用三维磁流体滞弹性球谐程序研究了快速旋转太阳中的发电机作用。这些发电机中的磁场在全球范围内组织成跨越对流区的花环状结构。构建花环的发电机可以经历准循环极性反转，这种行为在我们已经能够探索的参数空间中很常见。这些发电机似乎并不需要战术线来实现其空间或时间组织。在所有的旋转速率下，都存在一定程度上的绕圈发电机，但在更快速旋转的模拟中最为明显。
2010-11-01 astro-ph.SR
A study of global magnetic helicity in self-consistent spherical dynamos
磁螺旋度是理想磁流体力学和电阻磁流体力学的基本约束。对太阳和其他恒星的磁螺旋密度的测量被用来解释产生全球磁场的发电机的内部行为。本文研究了三个自洽球发电机解的整体相对磁螺旋度的行为。磁螺旋度描述了极向和环向磁场的全局联系（按磁通量加权），我们的结果表明，存在这种联系的优先状态。这使我们提出，全球磁场逆转，也许是一种手段，保持这种联系，因为，当只有一个极向或环向场逆转，首选的状态的联系是失去了。它示出，磁螺旋度指示反转的发病，并且可以观察到在外表面的这个签名。
2022-11-02 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.geo-ph
Baroclinically-driven flows and dynamo action in rotating spherical fluid shells
由于对太阳和恒星内部越来越详细的观测，稳定分层的恒星辐射带的动力学引起了相当大的兴趣。本文报道了第一个非轴对称和时间依赖性的模拟流滞弹性流体驱动的斜压扭矩在稳定分层旋转球壳-一个系统作为恒星辐射区的基本模型。随着斜压性的增加，从简单到更复杂的流的分叉序列被发现，其中一些可用的对称性的问题随后被打破。随着斜压性的增加，气流的极向分量相对于主导的环向分量而增加。磁场产生的可能性，从而出现，本文继续提供一些迹象，自持发电机行动在斜压驱动流。我们推测，稳定分层的恒星内部的磁场，因此不一定是化石的起源，因为它是经常假设。
2017-07-27 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Coronal influence on dynamos
我们报告的湍流发电机模拟在一个球楔外冠层。我们应用一个两层模型，其中下层代表对流区和上层的日冕。该装置用于研究日冕对地表下发电机作用的影响。增加径向日冕范围逐渐增加到太阳半径的三倍，并改变磁雷诺数，我们发现发电机行动受益于额外的日冕范围在饱和阶段的较高的磁能。在这方面，磁螺旋度通量可以发挥重要作用。
2013-10-02 astro-ph.SR
Global simulations of stellar dynamos
太阳磁场的发电机机制一直是天体物理学中的一个未解决的问题。不同的理论被提出来解释这些现象，但都无法重现太阳磁场的观测特性。因此，从头计算模拟的对流发电机在一个球壳原来是解决这个问题的最佳选择。在这项工作中，我们回顾了过去几十年来在全球模拟中所做的努力。关于平均流的发展和维持，以及平均磁场，我们讨论了不同的模拟策略之间的协议和分歧点。特别注意的是与EULAG-MHD代码进行的隐式大涡模拟。
2020-01-29 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
On the cause of solar-like equatorward migration in global convective dynamo simulations
我们目前的结果从四个对流驱动恒星发电机模拟球楔几何。所有这些模拟产生循环和迁移平均磁场。通过详细的比较，我们表明，迁移方向可以解释的$αΩ$发电机波的帕克-吉村规则。我们的结论是，赤道迁移在这个和以前的工作是由于一个积极的（消极的）$α$的影响，在北（南）半球和负径向梯度$Ω$外的这些模型的内切圆柱。这一想法得到了向赤道传播区域中负径向切变和环向场强度之间的强相关性的支持。
2014-11-28 astro-ph.SR
Solar-like differential rotation and equatorward migration in a convective dynamo with a coronal envelope
我们目前的结果对流湍流发电机模拟包括冠层在一个球楔。我们发现一个赤道迁移的径向和方位场的太阳黑子在太阳活动周期的行为相似。磁场的迁移与辐状差异自转和逆太阳（顺时针）纬向环流共存。尽管迁移延伸到整个对流区，但导致这种迁移的机制尚未完全了解。
2012-11-02 astro-ph.SR
Convection and dynamo action in B stars
主序星的大质量恒星拥有对流核心，可能具有强大的发电机作用。为了评估核心对流在这些恒星内的磁场建设中的作用，我们采用了3-D滞弹性球谐（ASH）代码模型湍流动力学在10个太阳质量的主序星（MS）的B型恒星旋转4倍的太阳率。我们发现，强（900 kG）的磁场出现在湍流的核心和渗透到稳定分层的辐射区。这些领域表现出复杂的，随时间变化的行为，包括磁极性的逆转和移动之间的半球占主导地位的总磁能。
2010-11-03 astro-ph.SR
Self-consistent simulations of a von Kármán type dynamo in a spherical domain with metallic walls
我们已经进行了数值模拟的边界驱动发电机使用三维非线性磁流体动力学模型在球壳几何形状。磁性普朗特数Pm=0.01的导电流体被两个半球壁的反向旋转驱动而运动。由此产生的流动是冯卡门型的，由靠近外壁的纬向速度层和次级纬向环流组成。在一定的强迫阈值以上，赤道带内的平均气流对非轴对称运动是不稳定的。对于固定强迫高于这个阈值，我们已经研究了这个流的发电机特性。在这些参数下，导电外壁的存在对于发电机的存在是必不可少的。因此，我们研究了改变壁的材料参数（磁导率，电导率和厚度）对发电机的影响。与以前的研究一样，我们发现发电机只有当电导率或渗透率足够大时才能得到。然而，我们发现这两个参数对发电机过程的影响是不同的，甚至可以竞争到发电机的损害。我们的自我一致的方法使我们能够详细分析发电机反馈回路。我们得到的发电机是典型的轴对称环形磁场和轴向偶极子分量占主导地位。我们表明，外剪切层产生一个强大的环向场的能力，关键取决于存在一个导电的外壁，它屏蔽了真空外的流体。另一方面，轴对称极向场的产生发生在赤道带，并且不依赖于壁的性质。
2012-08-17 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
Influence of a coronal envelope as a free boundary to global convective dynamo simulations
我们探讨了一个稳定分层的外部日冕信封旋转湍流对流，差分旋转，和大规模发电机行动的太阳球楔模型的影响。我们解决了可压缩磁流体动力学方程在一个两层模型与不稳定的分层下面的表面，代表对流区，和一个稳定分层的冠状信封上面。界面表示自由曲面。我们将我们的模型与没有冠状包络的模型进行比较。日冕包络的存在被发现修改雷诺应力和$Λ$效应，导致较弱的和非圆柱形的差异旋转。这与由角速度引起并取决于角速度的纬度温度变化减小有关。一些模拟发展了一个近地表剪切层，我们可以将其与热成风平衡方程中的雷诺应力项的符号变化联系起来。此外，自由表面的存在改变了磁场的演化，因为环向场集中在更靠近表面的地方。然而，在所有的模拟中，平均磁场的迁移方向可以用帕克-吉村规则来解释，这与早期的发现是一致的。球形发电机模拟中上边界的真实处理对于流动和磁场演化的动力学至关重要。
2016-12-19 astro-ph.SR
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
Solar-like dynamos and rotational scaling of cycles from star-in-a-box simulations
利用磁流体动力学方法对不同自转速率的类太阳恒星中的对流和发电机进行了模拟。这些模拟产生了类似太阳的差异旋转，具有快速赤道和慢速两极，以及类似于太阳的磁场活动，在表面具有向赤道迁移的活动。此外，在这里考虑的有限样本中，随着旋转周期的减小，旋转与循环周期的比率几乎是恒定的。这让人想起了观测中提出的恒星不活跃分支，并且与大多数早期的球壳模型模拟结果不同。虽然在目前的模拟中发电机的确切激发机制尚不清楚，但由于包含辐射核心和恒星外部区域而产生的磁场更大的自由度对塑造发电机很重要，这是合理的。
2022-02-09 astro-ph.SR
Optimized boundary driven flows for dynamos in a sphere
我们进行数值优化的轴对称流在一个球，以尽量减少所需的发电机启动的临界磁雷诺数Rm_cr。对满足定常纳维-斯托克斯方程的vonKarman型不可压层流进行了优化。这样的流量是由赤道反对称配置文件的驱动方位角（环形）速度指定在球形边界。该模型是相关的麦迪逊等离子体发电机实验（MPDX），其球形边界能够差分驱动等离子体在方位角方向。我们发现，在这个系统中的发电机发病强烈依赖于驱动速度分布和流体雷诺数Re的细节。结果表明，在Re~240时，流动达到最低的Rm_cr~200，这是流体动力学上的临界稳定。我们还表明，优化的流动只能维持发电机在范围Rm_cr<Rm<Rm_cr ~ 2，其中Rm_cr ~ 2是第二临界磁雷诺数，在此之上，发电机熄灭。最后给出了优化流和相应发电机场的例子。
2012-11-08 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Nonlinear regimes in mean-field full-sphere dynamo
利用平均场发电机模型研究了一颗质量为0.3 $M_{\odot}$、自转周期为10天的完全对流恒星的非线性发电机区。对于湍流磁Prandl数参数$Pm_{T}=3$的中间值，我们发现了周期约为40年的振荡发电机区。较高的$Pm_{T}$导致较长的发电机周期。如果大尺度流动是固定的，我们发现发电机从轴对称过渡到非轴对称的区域的超临界参数的$α$效果。由于非轴对称非线性$α$效应，发电机状态发生变化。这种情况仍然存在于完全非线性发电机模型的磁反馈的角动量平衡和热输运的恒星。研究发现，大尺度磁场淬灭了恒星本体的纬向剪切。然而，强烈的径向剪切作用在恒星的次表层。在非线性的情况下，恒星内部的角速度的轮廓变得接近球面。这支持了轴对称磁场发电机波向赤道方向的迁移。结果表明，该恒星的磁位形以规则的非轴对称模式m=1为主，在极区形成强（>500 G）极向磁场的阴阳磁极性图案.
2016-09-15 astro-ph.SR
Effect of metallic walls on dynamos generated by laminar boundary-driven flow in a spherical domain
我们提出了一个数值研究的发电机行动中的导电流体包裹在一个金属球壳。流体中的运动是由外部金属壳的差动旋转驱动的，我们称之为“壁”。壁的两个半球保持反向旋转，产生稳定的轴对称内部流动，包括差动旋转和在赤道平面内具有径向流入的双胞纬向环流。从以前的研究，这种类型的流是已知的，以保持一个固定的赤道偶极子发电机的行动，如果磁雷诺数大于约300，如果外边界是电绝缘的。我们独立地改变壁的厚度、电导率和磁导率，以确定它们对发电机作用的影响。主要结果如下：（a）增加壁的导电性会使壁内产生涡电流，从而阻碍发电机，涡电流是由赤道偶极子场和壁的相对运动引起的。这个过程可以被看作是趋肤效应，或者等价地，作为偶极子被壁的差分旋转撕裂，场线通过高电导率锚定到该壁。(b)通过将流体中的磁场线约束为垂直于壁，增加壁的磁导率有利于发电机动作，从而使流体与壁中的任何感应解耦。(c)减小壁厚限制了涡电流的幅度，并且因此有利于发电机动作，只要壁薄于趋肤深度。我们明确地证明了这些影响的墙壁上的发电机领域的属性导出一个有效的边界条件消失壁厚的限制。
2013-11-08 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
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
Global dynamo models from direct numerical simulations and their mean-field counterparts
上下文最近开发的测试场方法允许计算发电机系数从全球，直接数值模拟。随后使用这些参数的平均场模型，使我们能够比较自洽发电机模型与他们的平均场。到目前为止，这已经完成了旋转磁对流和一个简单的基准发电机，这两者都是（准）静态的模拟。目标。结果表明，在低Rossby数制度的混沌时间依赖发电机可以适当地描述相应的平均场结果。此外，它指出在哪些条件下平均场模型不匹配直接数值模拟。方法.本文在Boussinesq近似下求解了旋转球壳中的磁流体动力学方程。在此基础上，我们计算的平均场系数的几个模型的帮助下，以前开发的测试场方法。这些系数的平均电动势的参数化测试对直接数值模拟。此外，我们使用确定的发电机系数的平均场模型和比较结果与方位平均场直接数值模拟。结果快速旋转发电机的方位角和时间平均电动势是足够好的参数化的一组确定的平均场系数。在以前考虑的（准）平稳发电机相比，混沌的时间依赖性导致一个改进的尺度分离，从而直接数值模拟和平均场结果之间的协议。
2011-05-14 astro-ph.SR
Inferring magnetic helicity spectrum in spherical domains: the method and example applications
获得对太阳发电机湍流效应作用的观测约束是一项困难但至关重要的任务。没有这些知识，就不能形成太阳能发电机运行机制的全貌。磁螺旋度谱提供了有关$α$效应的重要信息。在这里，我们展示了一个形式主义的球面几何直接从观测的磁场推断磁螺旋度谱，考虑到整个太阳的赤道磁螺旋度的符号变化。利用磁场的角关联函数，我们发展了一种方法来推断磁能和螺旋度的光谱。后者的检索依赖于一个基本定义的螺旋度的联系方面的磁通量。我们应用两个尺度的方法，以前使用的笛卡尔几何，球面几何系统的螺旋度的符号反转预计在小和大尺度的赤道。我们测试的方法，通过将其应用到一个完全螺旋场的分析模型，和磁流体动力学模拟的湍流发电机。根据模型中可用的矢量势计算的螺旋度谱与使用我们的方法仅根据磁场计算的谱非常一致。在下一个测试中，我们使用我们的方法来获得螺旋度谱从天气磁场地图对应的卡林顿旋转。我们观察到磁螺旋度的双螺旋谱的明显迹象。我们的形式主义，使它有可能推断磁螺旋在球面几何，而不需要计算的磁矢势。这具有规范不变的优点。它在太阳和恒星观测中有许多应用，但也可以用来分析恒星的全球磁对流模型，并将其与观测结果进行比较。
2021-04-15 astro-ph.SR
Helioseismic Properties of Dynamo Waves in the Variation of Solar Differential Rotation
本文通过正演模拟日震频率分裂数据，证明可从太阳表面至差旋层的纬向流中识别出11年周期的发电机波信号，并在MDI、HMI和GONG观测数据中得到验证。
2024-02-23 astro-ph.SR
Solar cycle properties described by simple convection-driven dynamos
旋转球壳中对流产生磁场的简单模型，其性质与在太阳上观察到的相似。这些模型中的Boussinesq近似假设妨碍了对太阳活动周期的真实描述，但是通过物理上激发的对差分旋转边界条件的改变，发电机波向高纬度的传播至少在低纬度可以被逆转。
2011-12-15 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Grand Minima and Equatorward Propagation in a Cycling Stellar Convective Dynamo
三维磁流体动力学（MHD）滞弹性球谐函数（ASH）代码，使用斜率限制扩散，捕捉对流和发电机过程中实现的全球尺度恒星对流模拟的模型太阳质量的恒星旋转在三倍的太阳率。发电机产生的磁场具有许多时间尺度，大约每6.2年发生一次显著的极性周期。磁场形成大规模的环形圈，其形成与低Rossby数的对流在这个模拟。极性反转与大尺度磁场的弱差旋转和电阻性崩溃有关。赤道迁移的磁场，这是由于强烈的调制的差异旋转，而不是发电机波。来自赤道的磁通量向极迁移最终导致高纬度磁场极性的反转。该模拟还进入了低纬度地区持续约16年（约2.5个极性周期）的磁能减少的间隔，在此期间极性周期被破坏，之后发电机恢复其常规极性周期。对这个最小值的分析表明，它可能是通过对称和反对称发电机家族的相互作用而产生的。这种间歇性发电机状态可能是由于模拟相对较低的磁普朗特数。基于平均场的分析表明，该发电机模拟是$α$ - $Ω$型。的时间尺度，似乎是相关的磁极性反转也确定。
2015-07-10 astro-ph.SR
Advances in mean-field dynamo theory and applications to astrophysical turbulence
本文综述了平均场论的最新进展，并讨论了平均场理论在太阳、晚型恒星、吸积盘、星系和早期宇宙中的应用。我们特别关注时空非局部性方面，这是一个主要的见解，出现了从应用测试场方法到不同长度和时间尺度的磁场。我们还回顾了非线性淬火的地位和磁螺旋度的关系，这是一个重要的现代太阳发电机理论的观测诊断。太阳和一些恒星发电机似乎都在一个尚未成功建模的中间状态下运行。这一机制的一端是类似反太阳的差异自转，另一端是属于超活跃恒星的恒星活动周期。模拟这种制度的困难可能与模拟太阳/恒星对流的缺点有关。在银河系和河外星系的长度尺度上，观测的限制仍然不那么严格和不确定，但最近在理论和观测方面的进展表明，可能很快就有可能进行更有说服力的比较。在整个早期宇宙中反向级联磁螺旋度的可能性在解释宇宙学长度尺度上磁场的下限以及宇称破缺和这种场的有限螺旋度的可能性方面特别令人兴奋。
2018-07-09 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Amplification and stability of magnetic fields and dynamo effect in young A stars
本文研究了可能演化为Ap星的中等质量恒星的早期磁场演化和差异自转。我们报告模拟的相互作用的差分旋转和磁场，稳定性限制和非线性演化的这种配置，以及从不稳定的情况下的发电机行动的前景。轴对称问题提供了场放大和磁场对差动旋转的反作用之间的平衡。非轴对称的情况下，也涉及泰勒不稳定性的放大环向场。我们考虑限制场放大，并将其应用于年轻的A星。除了它的应用程序，以Ap星，不稳定性是仔细检查发电机的基本可能性。我们并不是在寻找发电机来解释Ap星现象。动力螺旋度主要集中在计算区域内球的切圆柱附近，在北半球为负。这似乎是一种普遍存在的效应，而不是泰勒不稳定性所特有的。后者实际上是与一个积极的电流螺旋在大部分的球壳引起一个小的，但非零的α效应的非线性演化的不稳定性。
2010-10-19 astro-ph.SR
Dynamo generated field emergence through recurrent plasmoid ejections
Nordita, AlbaNova University Center（诺迪塔，阿尔巴诺瓦大学中心）
本文通过螺旋驱动产生大规模发电机磁场，即使没有磁浮力也能上升。研究发现磁场频繁形成拱形结构，并通过时空图发现重复的等离子体喷射。
2010-10-01 astro-ph.SR
Tidally driven dynamos in a rotating sphere
由发电机效应产生的大规模行星或恒星磁场主要归因于导电流体层中浮力迫使的流动。然而，这些大规模的磁场也可能是由潮汐控制的，就像之前对$τ$ -boo、火星或早期月球的研究一样。通过模拟旋转流体的局部小块，\cite{Barker2014}最近表明，潮汐可以通过激发流体动力学不稳定性，即所谓的椭圆（或潮汐）不稳定性来驱动小规模发电机。通过对旋转球形流体进行全局磁流体动力学模拟，我们研究了这种不稳定性是否也能驱动观测到的大尺度磁场。因此，我们对发电机阈值和产生的磁场感兴趣，以测试这种机制是否与行星和恒星有关。而不是解决问题的几何形状变形的潮汐，我们考虑一个球形流体体，并添加体力来模仿潮汐变形的大部分流体。这使我们能够使用一个有效的频谱代码来解决磁流体动力学问题。我们首先比较流体动力学的结果与理论的渐近结果，并在一个真正的变形椭球，这证实了椭圆不稳定性的存在下获得的数值结果。然后，我们进行磁流体动力学模拟，并调查发电机的流量。运动学和自洽发电机最后模拟，表明椭圆不稳定性是能够产生偶极子主导的大规模磁场在全球模拟的流体旋转球。
2014-06-13 astro-ph.EP astro-ph.SR
Asymptotics of spherical dynamos exhibiting a small-scale MAC balance
University of Colorado Boulder（科罗拉多大学博尔德分校）；University of Leeds（利兹大学）
研究了小尺度MAC平衡的动力系统渐进行为，发现其流速标度与CIA一致，且动能谱和耗散长度尺度与Ek^{1/6}相关，表明非线性罗斯贝波在动态中起关键作用。
2026-01-29 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.geo-ph
Spoke-like differential rotation in a convective dynamo with a coronal envelope
我们报告的结果与外日冕层的对流发电机模拟。磁场是由地表下的对流运动自洽地产生的。在对流区上方，我们包括一个延伸到1.6个太阳半径的多变层。该区域的温度增加到$\approx8$乘以表面处的值，对应于$\approx1.2$乘以球壳底部处的值。我们把这个区域与日冕联系起来。我们发现太阳一样的差分旋转与恒定的旋转速率的径向轮廓，以及近表面的剪切层。这种非圆柱形的旋转轮廓是由非零纬度熵梯度引起的，它通过斜压项抵消了泰勒-普劳德曼平衡。赤道环流是多细胞的，在低纬度的地表附近有一个类似太阳的向极流动。在大多数情况下，平均磁场是振荡的，在两种情况下向赤道迁移。在其他情况下，向赤道方向的迁移被静止的甚至向极方向迁移的平均场所覆盖。
2013-11-13 astro-ph.SR
Effects of Penetrative Convection on Solar Dynamo
球形太阳能发电机模拟。采用一种新开发的基于阴阳网格的数值模拟程序，数值求解了对流层下具有稳定分层层的自洽、完全可压缩磁流体动力学系统。通过比较有无稳定层两种模型，研究了穿透对流的影响。在这两个模型中的差分旋转配置文件是合理的太阳与赤道加速度。当考虑穿透对流时，在对流区下方发展并维持一个类似于速斜的剪切层，而不需要假设任何强迫。当湍流磁场在对流运动剧烈的区域中占主导地位时，平均场分量优先在对流运动不太剧烈的区域中组织。特别是在稳定层中，具有偶极对称性的强大尺度场自发地建立起来。无论稳定层的存在与否，平均场分量的极性反转在整个系统中全局同步地发生。我们的研究结果表明，稳定分层层是组织大规模强磁场的关键组成部分，但不是必要的极性反转。
2013-09-11 astro-ph.SR
The Magnetic Furnace: Intense Core Dynamos in B-stars
在对流核心的主序星大质量恒星发电机的行动实现探索在这里通过3D全球模拟的对流核心发电机内运行的一个年轻的$\Msun{10}$ B型星，使用滞弹性球谐（ASH）代码。这些模拟捕捉了这颗恒星半径的65%，包括对流核燃烧核心（半径约23%）和覆盖的辐射包层的一部分。八个旋转速率被认为是从0.05%到16%的表面破碎速度，从而捕获对流，几乎没有感觉到旋转的影响和其他情况下，其中科里奥利力是突出的。在所有这些湍流对流核心内实现的强有力的发电机作用建立了峰值强度超过兆高斯的磁场，与对流动能（KE）相比，较快旋转体中的总磁能（ME）达到超均分水平。核心对流通常涉及大致与旋转轴对齐的湍流柱状速度结构，其中磁场穿过这些辊并在整个核心中具有复杂的联系。非常强的场能够与流动共存，而不会通过洛伦兹力使它们熄灭。速度和磁场通过几乎共同对准来实现这样的状态，并且随着复杂的演化的进行，峰值磁岛从最快的流稍微移位。随着旋转速率的增加，主要的力平衡从平衡洛伦兹力的非线性平流转移到科里奥利力和洛伦兹力之间的磁旋平衡。
2016-07-01 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
Formation of starspots in self-consistent global dynamo models: Polar spots on cool stars
对冷恒星的观测揭示了它们表面的暗斑状特征。与太阳黑子相比，恒星黑子可以更大或覆盖恒星表面的更大部分。虽然太阳黑子只出现在低纬度地区，但在极地地区也可以发现星斑，特别是在快速旋转的恒星上。太阳黑子被认为是由于太阳内部深处升起的磁通量管爆发而产生的。强磁场局部地减少了到太阳表面的对流热传输。这种通量管模型也被用来解释星点的性质。然而，这些模型使用了几个简化，到目前为止，太阳黑子或恒星黑子的产生还没有被证明在恒星磁对流的自洽模拟。在这里，我们表明，直接数值模拟的分布式发电机在密度分层旋转球壳可以自发地产生冷点。模型内部的对流产生大尺度的磁场，与近地表颗粒对流相互作用，导致强烈的磁通量集中和星点的形成。在模式中，形成相当大的高纬度斑点的先决条件是足够强的密度分层和快速旋转。我们的模型提出了一种替代机制的星点形成分布式发电机行动。
2014-11-20 astro-ph.SR
