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
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
Solar dynamo cycle variations with a rotational period
使用非线性平均场发电机模型，我们计算的磁周期参数，如发电机周期，总磁能的振幅，和坡印亭通量光度从表面的太阳类似物的旋转周期范围从1到30天。我们做运动和非运动发电机模型的模拟。考虑了非线性$α$效应和磁浮力引起的磁通量损失的运动发电机模型表明，随着恒星自转周期的减小，磁周期减小.自转周期小于10天的恒星表现出磁活动的非定常长期变化。非动力学发电机模型考虑了对流区内部大尺度流动和热输运的磁场反馈。它们表明发电机周期随转速的非单调变化。对于小于10天的自转周期，模型表现出非平稳演化，随着自转速率的增加，主发电机周期略有增加。非运动学模型显示了发电机产生的磁通量随转速的增加而增加。当恒星自转周期为两天或更短时，存在发电机饱和现象，磁活动参数的饱和伴随着差自转的降低。
2021-01-26 astro-ph.SR
Solar and planetary dynamos: comparison and recent developments
虽然太阳发电机理论和行星发电机理论显然有着共同的根源，但在过去的二三十年里，它们的路线越来越不同，现在可能很少有专家可以声称对这两种理论都同样精通。典型的是，即使在优秀而全面的书“磁性宇宙”（Rudiger & Hollerbach 2004）中，关于行星和太阳的章节也是由不同的作者撰写的。关于这两个主题的独立评论包括Petrovay（2000），Charbonneau（2005），Choudhuri（2008）关于太阳发电机和Glatzmaier（2002），Stevenson（2003）关于行星发电机。在下文中，我将尝试对太阳发电机和行星发电机进行系统的比较，提出类比和差异，并强调一些有趣的最近结果。
2009-01-07 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
Waldmeier relations and the solar cycle dynamics by the mean-field dynamos
太阳黑子周期的长期变化，如沃尔夫数所记录的那样，被印刻在不同种类的统计关系中，这些统计关系与周期振幅、持续时间和形状有关。这个问题总是得到特别的关注，因为它对太阳活动预测很重要。讨论了具有涨落α效应的平均场发电机模型的统计性质。此外，我们估计的动力学性质的模型的长期和短期的时间尺度，并比较它的动态的太阳黑子数数据集。
2012-11-11 astro-ph.SR
The subsurface-shear shaped solar $αΩ$ dynamo
我们提出了一个太阳发电机模型，它分布在对流区的大部分区域，环形磁场使通量集中在近地层。我们表明，如果在发电机区域的顶部的边界条件允许大规模的环形磁场穿透更接近表面，那么模式的模拟蝴蝶图的环形磁场在对流区的上部形成的表面旋转剪切层。该模型与观测到的太阳磁周期的性质是一致的。
2010-12-24 astro-ph.SR
Solar activity in the past and the chaotic behaviour of the dynamo
这里回顾一下太阳活动的记录，重点放在特殊性上。由于太阳黑子的位置比各种全球太阳黑子数量更能告诉我们太阳发电机的情况，我们首先关注望远镜观测太阳黑子的记录，从而获得位置信息。然后，我们转向代理记录从宇宙成因同位素丰度，这表明在过去的9500年周期性的大极小。强烈调制的事件和具有较温和调制和较弱整体活动的干预事件之间的明显区别暗示了太阳发电机在数千年的过程中遵循各种解决方案，具有不同的对称性。
2014-06-30 astro-ph.SR
Magnetic helicity in non-axisymmetric mean-field solar dynamo
本文讨论了非线性、非轴对称平均场太阳发电机模型中磁螺旋度守恒的影响。本文研究了太阳对流区浅层非轴对称磁场扰动的演化，扰动强度约为10 G。发电机的演变从纯轴对称阶段，通过短（约2年）的瞬态阶段时，非轴对称m=1发电机模式占主导地位的最后阶段，在那里的轴对称的发电机几乎恢复。结果表明，在瞬态阶段，磁螺旋度在谱空间上来回传递。我们的模拟还表明，非轴对称分布的磁螺旋度趋向于遵循海尔极性规则的区域。
2016-01-20 astro-ph.SR
a dynamo-based prediction of solar cycle 25
太阳活动周期变化幅度很大。最后一个24周期是过去一个世纪中最弱的。太阳的活动主导着地球的空间环境。太阳活动的频率和强度与太阳活动周期相一致。因此，实际上需要知道即将到来的周期25的幅度。基于发电机的太阳周期预测不仅提供了预测，而且还提供了一种有效的方法来评估我们对太阳周期的理解。在这篇文章中，我们将第一个成功的基于发电机的预测方法应用于第24个周期的预测，以便我们可以验证以前的成功是否可以重复。预测显示，第25周将比第24周强约10%，振幅为126（国际太阳黑子数2.0版）。结果表明，第25周不会像一些出版物所建议的那样进入类似蒙德的大太阳极小期。大约四到五年的太阳活动将决定预测方法是否抓住了太阳周期变化的关键机制，太阳周期变化被假设为模型中周期最小值周围的极场。
2021-08-03 astro-ph.SR
Tidal dynamo in solar-like close binary stars
热对流通常被认为是恒星或行星发电机的能量来源。在这篇简短的论文中，我们提供了另一种可能性，即大尺度潮汐流。在近距离双星中，例如轨道周期为2或3天的类太阳星中，大规模潮汐流与对流相当甚至更强，并且可以诱发磁发电机作用。根据发电机方程和潮汐理论，估算了大尺度潮汐流产生的磁能，它与轨道频率的立方成正比。我们的估计可以通过对密近双星的分光偏振观测和数值模拟来检验。
2022-05-14 astro-ph.SR
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
Formulation of the solar surface dynamo
太阳表面发电机已成为一个活跃的研究领域，试图了解太阳上各种磁场结构的起源。标准发电机过程中需要进行的主要修改是在光球层下面和上面的层中包括气体的部分电离以及与系统的多流体性质相关的效应。这不仅改变了携带惯性的物质，而且大大改变了磁感应强度的时间和空间演化。能量方程也包含了这些非理想效应。诸如霍尔效应和双极扩散等效应使发电机的研究超出了理想磁流体力学的范畴。在本文中，第一原理制定的太阳表面发电机问题已被尝试。
2009-03-20 astro-ph.SR
Stellar cycle variability in Mount Wilson stars and dynamo models: Rotation rate and dynamo number dependency
The University of Tokyo（东京大学）；Research Center for Early Universe, The University of Tokyo（东京大学早期宇宙研究中心）；Indian Institute of Technology (Banaras Hindu University)（印度理工学院（贝拿勒斯印度教大学））
研究威尔逊山81颗恒星的磁周期变化，发现旋转速率与周期变化呈正相关，而罗斯比数倒数平方和平均周期与旋转周期比值呈负相关，发电机模型也显示相似趋势，表明磁周期变化随旋转速率或发电机数增加而减小。
2025-12-05 astro-ph.SR
Modeling the irregularities of solar cycle using flux transport dynamo models
太阳黑子的数量随时间大致呈周期性变化。然而，个别周期的持续时间和振幅被发现以不规则的方式变化。据观察，较强的周期具有较短的上升时间，反之亦然。这导致了一个重要的效应，称为Waldmeier效应。太阳活动周期不规则性的另一个重要特征是大极小期，在此期间活动水平强烈降低。我们探讨这些太阳周期的不规则性是否可以研究的帮助下，太阳周期的通量传输发电机模型。我们表明，一个适当的随机波动的定期发电机模型，我们能够重现许多不规则的功能，包括Waldmeier效应和太阳活动周期的最小值。然而，只有当对流区的湍流扩散系数相当高时，我们才能得到所有这些结果。
2012-05-03 astro-ph.SR
Solar small-scale dynamo and polarity of sunspot groups
为了阐明小尺度发电机在太阳磁场形成中的可能作用，我们提出了一个基于反Hale黑子群统计的小尺度发电机作用的观测检验。正如我们已经表明的，根据理论预期，小尺度发电机作用必须提供不遵循黑尔极性定律的太阳黑子群，并且这些黑子群在时纬图上的密度预计与太阳周期的相位无关。相应地，一个百分比的反黑尔集团预计将达到其最大值在太阳活动极小期。在几个太阳活动周期中，我们考虑了包括我们在内的几个科学小组获得的反黑尔集团的统计数据，发现反黑尔集团的百分比在太阳活动极小期确实达到最大。我们的解释是，这一事实可以解释的小尺度发电机的行动内的太阳对流区。
2015-05-07 astro-ph.SR
Starspots, Stellar Cycles and Stellar Flares: Lessons from Solar Dynamo Models
在这篇综述中，我们讨论了目前的太阳发电机模型是否可以外推，以解释恒星活动的各个方面。我们首先总结了以下几种类太阳恒星的数据：（i）多年来来自Ca H/K发射的恒星周期数据;（ii）表明热日冕活动的X射线数据;（iii）星点数据（特别是关于巨大的极点）;和（iv）与恒星超耀斑有关的数据。然后介绍了太阳发电机模型的研究现状-介绍了目前比较受欢迎的太阳活动周期模型-通量输运发电机模型。虽然将这个模型外推到类太阳恒星可以解释观测数据的某些方面，但数据的某些其他方面仍然需要理论解释。目前还不清楚我们是否需要一种不同的发电机机制来处理具有巨大星点或产生非常强烈的超级耀斑的恒星。
2016-12-08 astro-ph.SR
Spatial Nonlocality of the Small-Scale Solar Dynamo
我们探索的性质，小规模的太阳能发电机跟踪磁功能。我们调查了两个以前探索的小规模太阳发电机类别：浅和深。最近对浅层发电机的建模工作已经产生了一些方案，说明强网络集中如何影响附近小尺度磁性特征的形成和极性。这些场景都有可测量的特征，我们在这里使用Hinode上的窄带滤波成像仪（NFI）的磁图进行测试。我们没有发现新形成的磁性特征聚集在网络集中周围或远离网络集中的统计趋势，我们也没有发现它们的极性之间的任何统计关系。我们的结论是，有没有浅或“表面”发电机的空间尺度上观察到的Hinode/NFI。根据这些结果，我们提供了一个场景，其中在一个深太阳发电机的次表面场被拉伸和扭曲通过湍流，使外地出现在光球上的随机位置。
2014-04-12 astro-ph.SR
A proposed paradigm for solar cycle dynamics mediated via turbulent pumping of magnetic flux in Babcock-Leighton type solar dynamos
目前，Babcock-Leighton通量输运太阳发电机模型似乎是解释太阳黑子周期不同观测方面的最有前途的模型。这些通量传输发电机模型的成功在很大程度上取决于一个单细胞纬向环流与深赤道组件在太阳的对流区的底部。然而，最近的观测表明，日冕流实际上可能非常浅（仅限于太阳顶部的10%），并且比以前认为的更复杂。总之，这些意见提出了严重关切的有效性通量运输范式。通过占湍流泵的磁通量证明在太阳对流的磁流体动力学模拟，我们表明，通量传输发电机模型可以产生类似太阳的磁循环，即使在湍流是浅的。类似太阳的周期性反转即使在赤道环流完全不存在的情况下也能恢复，然而，在这种情况下，太阳表面磁场动力学并不一直延伸到极地地区。非常重要的是，我们的研究结果表明，发电机波传播的帕克-吉村符号规则，可以绕过巴布科克-莱顿发电机模型的湍流抽运的纬度分量-这可以产生赤道向传播的太阳黑子带在没有深，赤道向纬向流。我们还表明，湍流抽运系数的变化可以调制太阳活动周期的振幅和周期性。我们的研究结果表明，交替的磁通量运输范例-介导的湍流泵-维持太阳恒星发电机行动的可行性。
2016-08-29 astro-ph.SR
Magnetic Quenching of Turbulent Diffusivity: Reconciling Mixing-length Theory Estimates with Kinematic Dynamo Models of the Solar Cycle
太阳对流区的湍流磁扩散率是平均场发电机模型中约束最差的成分之一。这种缺乏约束以前导致了关于最合适的参数集的争议，因为对湍流扩散率值的不同假设导致了完全不同的太阳活动周期预测。通常情况下，发电机社区使用双步骤的扩散率配置文件，其特征在于在对流区的大部分扩散率的低值。然而，这些低扩散率值与基于混合长度理论的理论估计不一致-这表明湍流扩散率值要高得多。更糟糕的是，运动发电机模拟无法使用这些理论估计产生可持续的磁循环。在这项工作中，我们表明，磁循环成为可行的，如果我们结合理论上估计的扩散率分布与磁淬火的扩散率。此外，我们发现，该解决方案的主要特点可以通过发电机模拟使用规定的（运动学）扩散率分布，这是基于动态淬火扩散率的时空几何平均值。在这里，我们提供了一个分析适合的动态淬火扩散率分布，它可以用于运动发电机模拟。在成功地调和混合长度理论估计的扩散率配置文件与运动发电机模型，我们认为，他们仍然是一个可行的工具，了解太阳磁周期。
2010-07-07 astro-ph.SR
Differential Rotation in Solar Convective Dynamo Simulations
利用磁流体动力学（MHD）方法模拟了太阳辐射扩散热驱动下的旋转太阳对流包层中的对流发电机。该模拟类似于Fan & Fang（2014）中报道的模拟，但具有进一步降低的粘度和磁扩散。由此产生的对流发电机产生了一个大尺度的平均场，表现出类似的不规则的周期性行为和极性反转，并自洽地保持了类似太阳的差异旋转。类太阳差异旋转（赤道旋转更快）的主要驱动力是雷诺应力导致角动量从旋转轴向外净传输，我们发现这种传输随着粘度降低和磁扩散而增强。
2015-12-25 astro-ph.SR
Observationally guided models for the solar dynamo and the role of the surface field
本文梳理了受观测引导的太阳发电机模型的发展历程，论证了表面磁场在发电机过程中的关键作用，分析了相关通量与场的生成机制，并探讨了发电机过程的非线性及太阳活动长期变异性模型。
2023-05-03 astro-ph.SR
Correlation between Decay Rate and Amplitude of Solar Cycles as Revealed from Observations and Dynamo Theory
利用不同的太阳活动代用指标，我们研究了太阳活动周期的下列特征。(i)周期的振幅与其衰减速率之间的线性相关，（ii）周期$n$的振幅与周期$(n - 1)$的衰减速率之间的线性相关，以及（iii）周期$n$的振幅与周期$(n - 1)$的周期之间的反相关。特征（ii）和（iii）非常有用，因为它们为未来的周期提供了前兆。我们已经重现了这些功能，使用的Babcock-Leighton $α$效应和纬向环流的随机波动通量传输发电机模型。只有在纬向环流中引入涨落，我们才能再现太阳活动周期的不同观测特征。我们讨论了这些相关性的可能原因。
2015-05-07 astro-ph.SR
Modelling stellar activity cycles using deep-seated dynamos and surface flux transport
我们研究了具有外对流区的恒星中基于速斜的发电机和表面通量输运机制之间的关系。使用我们的通量产生和传输的组合模型，我们证明了磁通量浮力上升的重要性，它在物理上决定了双极磁性区域的出现纬度和倾斜角。发电机强度，磁通量上升，和表面运输的综合影响，导致各种循环和非循环的总无符号表面磁通量的时间序列。
2012-11-06 astro-ph.SR
Torsional Oscillations in Dynamo Models with Fluctuations and Potential for Helioseismic Predictions of the Solar Cycles
使用非线性平均场太阳发电机模型，我们研究的“扩展”模式的迁移纬向流（“扭转振荡”）和磁周期的振幅之间的关系，并调查是否在次表层和深对流区的扭转振荡的属性可以提供有关未来的太阳周期的信息。我们考虑两种类型的发电机模型：模型与定期变化的α效应，和模型的随机波动，模拟“长”和“短记忆”类型的磁活动变化。结果表明，纬向加速度等扭振参数与后续周期的大小有很大的相关性，滞后时间为11-20年。相关性和时滞参数的符号可以取决于扭转振荡的深度和纬度以及发电机周期的长期（“百年”）变化的性质。最强的相关性被发现在高纬度的对流区的底部的纬向加速度。模型结果表明，日震观测的扭转振荡，可以用于先进的预测太阳活动周期，一个或两个太阳黑子周期提前。
2020-06-22 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
Dynamo Saturation in Rapidly Rotating Solar-Type Stars
太阳型恒星的磁活动一般随恒星自转速率的增加而增加。然而，对于快速旋转，增加饱和。恒星发电机的巴布科克-莱顿机制在活动区的平均倾角接近90度时也达到饱和。磁活动的饱和可能是巴布科克-莱顿机制的这一性质的结果。构造了倾斜角与自转速率成正比的恒星发电机模型来探讨这一观点。两个版本的模型-治疗的倾斜角度全球和使用乔伊的法律，其纬度依赖性-被认为是。两种模型都显示出在高转速下发电机产生的磁通量饱和。与纬度相关的倾斜角的模型也显示了发电机制度的变化在饱和区。新机制将低纬度的循环发电机与（几乎）稳定的极地发电机结合起来。
2015-10-14 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
Reconciling solar and stellar magnetic cycles with nonlinear dynamo simulations
据观测，太阳型恒星的磁场以十年为周期循环，太阳为11年。这些场起源于恒星的湍流对流层，对恒星的自转速率有着复杂的依赖性。我们已经进行了一组湍流的全球模拟，表现出不同的恒星旋转和光度系统的磁周期。我们发现磁循环周期与罗斯比数成反比，罗斯比数量化了旋转对湍流对流的影响。这种趋势依赖于一个基本上非线性的发电机过程，并且与太阳和其他太阳型恒星的周期相一致。
2017-07-13 astro-ph.SR
Rogue active regions and the inherent unpredictability of the solar dynamo
地表通量输运模型和通量输运发电机理论的新发展使人们产生了这样的概念，即某些具有异常性质（位置、倾角和/或黑尔/非黑尔特征）的大型活动区可能对随后几年的太阳活动过程产生重大影响，也会影响随后太阳活动周期的幅度。在这里，我们讨论我们目前的理解，这种“流氓”活跃地区的太阳活动的周期到周期的变化的作用。
2018-04-10 astro-ph.SR
Effects of harmonic magnetic field boundary conditions in mean-field solar dynamo
本研究探讨了太阳发电机顶部谐波磁场边界条件对发电机稳定性的影响，发现通过大幅提高日冕湍流扩散系数可恢复真空边界条件效果，并确定了α²Ω发电机中α效应的临界阈值。
2025-09-12 astro-ph.SR
A simulation of convective dynamo in the solar convective envelope: maintenance of the solar-like differential rotation and emerging flux
我们报告的结果的磁流体动力学（MHD）模拟的对流发电机在一个模型太阳对流信封驱动的太阳辐射扩散热通量。对流发电机产生大规模的平均磁场，表现出不规则的周期性行为的振荡时间尺度范围从约5至15年，并经历不规则的极性反转。平均轴对称环向磁场在两个半球中符号相反，并且集中在对流区的底部。磁场的存在被发现在对流发电机模型中类太阳差异自转的自洽维持中起着重要的作用。如果没有磁场，对流驱动具有更快旋转的极区的差异旋转。在磁对流中，我们发现在表面出现了强超均分通量束，表现出类似于新兴太阳活动区的特性。
2014-05-15 astro-ph.SR
The origin of the helicity hemispheric sign rule reversals in the mean-field solar-type dynamo
对过去两个太阳活动周期太阳磁螺旋度代用指标的观测显示，螺旋度半球符号规则发生了逆转（北半球为负，南半球为正）。我们应用平均场太阳发电机模型来研究在太阳对流区的发电机的磁螺旋度符号的反转。磁螺旋度的演化受守恒定律控制。我们发现，小尺度磁螺旋度的符号的反转遵循发电机波在对流区内传播。因此，磁螺旋度反转的空间分布反映了大尺度磁场的产生和演化过程。在地面上，螺旋度符号反转的模式由对流区顶部的磁螺旋度边界条件决定。我们证明了发电机参数的波动和发电机周期振幅的变化对磁螺旋度符号规则的逆转的影响。结果表明，大尺度轴对称场的磁螺旋度可以作为太阳发电机的一种附加观测示踪剂。
2013-04-09 astro-ph.SR
Nature of the solar dynamo at small scales
人们经常声称，不仅有一种，而且有两种不同类型的太阳发电机：一种是负责太阳黑子出现和11年周期的发电机，通常被称为“全球发电机”，另一种是统计上的时不变发电机，通常被称为“局部发电机”，它应该负责在小尺度上观察到的无处不在的磁结构。在这里，我们研究了这两个定性不同的发电机的相对贡献的小尺度磁通量，与以下结论：本地发电机不发挥重要作用，在任何空间分辨尺度，几乎所有的小尺度通量，包括通量显示出的日出，是由全球发电机。这一结论是通过仔细确定太阳的噪声校正的基础磁通量密度，同时利用从日出数据确定的磁通量抵消函数。唯一允许的范围内，可能有大量的，甚至占主导地位的贡献，从本地发电机似乎是低于约10公里的尺度，所建议的观测的汉勒去极化效应的原子谱线。为了确定可能由于当地发电机的作用而引起的Hanle去极化的分数，IRSOL（Istituto Ricerche Solari Locarno）正在启动一个天气程序。
2012-11-23 astro-ph.SR
Magnetic and Kinetic Power Spectra as a Tool to Probe the Turbulent Dynamo
太阳上磁场的产生和扩散是所有空间和时间尺度上太阳活动的关键机制--从太阳活动周期到平静太阳中小尺度磁性元素的演变。太阳发电机作为一个非线性动力学过程运行，被认为表现为两种类型：作为一个全球发电机负责太阳周期的周期性，以及作为一个小规模的湍流发电机负责在安静的太阳磁毯的形成。对太阳湍流的大量MHD模拟尚未就太阳上存在湍流发电机达成共识。与此同时，来自日之出仪器的对安静太阳的高分辨率观测表明了湍流发电机的可能性。从观测资料中分析湍流的特征将有助于解决这一问题。本文分析了Hinode/SOT、SOHO/MDI、SDO/HMI和大熊太阳天文台（BBSO）的新太阳望远镜（NST）的磁能谱和速度能谱，探讨了宁静太阳中小尺度湍流发电机的可能性。
2011-12-12 astro-ph.SR
Solar-type dynamo behaviour in fully convective stars without a tachocline
在太阳型恒星（具有辐射核和对流包层）中，磁场为星斑、耀斑和其他太阳现象提供动力，并为色球和日冕发射紫外线至X射线波长提供动力。产生磁场的发电机依靠差动旋转对内部磁场的剪切。长期以来，人们一直认为切变发生在辐射核心和对流包络之间的一个称为速跃层的边界层中。完全对流的恒星没有速跃层，它们的发电机机制预计会非常不同，尽管其确切的形式和物理依赖性尚不清楚。在这里，我们报告的观测四个完全对流的恒星，其X射线辐射与其旋转周期以同样的方式在太阳类恒星。由于X射线活动-旋转关系是磁发电机行为的一个公认的代理，这些结果意味着完全对流的恒星也运行着太阳型发电机。因此，在完全对流的恒星中缺乏速跃层表明，这不是太阳发电机的关键成分，并支持发电机起源于整个对流区的模型。
2016-07-26 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
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
Dynamo cycles in global convection simulations of solar-like stars
几颗类太阳恒星表现出类似于太阳的周期性磁场活动，如在光球和色球层发射中发现的。我们希望了解这些活动周期的旋转依赖性所涉及的物理机制。我们使用三维磁流体动力学模拟的全球对流发电机模型的类太阳恒星的发电机的旋转依赖性进行调查。我们进一步应用测试场方法来确定这些模拟中的$α$效应。我们发现发电机具有明确的振荡平均磁场为中度和快速旋转运行。对于较慢的旋转，场是恒定的或呈现不规则的周期。在中等和快速旋转区，循环周期随旋转而微弱增加。这种行为可以很好地解释与帕克-吉村发电机波赤道旅行。尽管$α$效应随着旋转的增加而变得更强，但剪切减小得更陡，导致这种对旋转的弱依赖性。与其他数值研究类似，我们没有发现Brandenburg等人（1998）提出的活动分支。然而，我们的模拟似乎更符合Distefano et al.（2017）和Olspert et al.（2017）提出的过渡分支。如果太阳表现出类似于我们在模拟中发现的发电机波，它将在对流区深处运行。
2018-05-07 astro-ph.SR
An advective solar-type dynamo without the alpha effect
内容：大多数太阳和恒星发电机模型使用阿尔法-欧米茄方案，其中磁场是由差异旋转（欧米茄效应）和螺旋湍流对流（阿尔法效应）引起的平均电动势之间的相互作用产生的。然而，有湍流发电机mechanisms，可以补充的α效应或可能是一个替代it. Aims：我们调查模型的太阳能型发电机的α效应是完全取代其他两个湍流发电机机制，即欧米茄X J效应和剪切电流效应，这两个结果从平均磁场的不均匀性。研究方法：我们研究了轴对称平均场发电机模型，包含差分旋转，欧米茄X J和剪切电流的影响，和一个双曲环流。模型计算是利用从日震测量中获得的太阳自转剖面和根据太阳内部标准模型获得的其他量的径向剖面进行的。结果：在没有纬向流的情况下，模型与太阳观测值不能取得满意的一致。然而，包括一个足够强的纬向环流，大规模的太阳磁场的主要属性，即它的振荡行为，它的纬向漂移向赤道内的每半个周期，和它的偶极宇称相对于赤道平面，正确地再现。结论：我们由此构建了第一个不使用α效应的太阳能发电机的平均场模型。
2009-10-14 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
Dynamos in Stellar Convection Zones: of Wreaths and Cycles
我们生活在一颗磁星附近，它的活动周期是由地表下的发电机驱动的。在太阳对流区，自转与等离子体运动相结合，形成高度组织化的磁场，这些磁场在太阳表面爆发，并经历相对规则的极性反转周期。尽管我们离太阳很近，但它的发电机的性质仍然难以捉摸，但对其他太阳型恒星的观察表明，表面磁性几乎是一个普遍存在的特征。近年来，对流和发电机作用的数值模拟取得了长足的发展。全球尺度的组织和循环磁性正在由几个小组在截然不同的太阳和恒星模拟中实现。在这里，我将谈谈在数值方面的进展，包括可能占据恒星对流区的花环状发电机。我将讨论新的模拟之间的相互作用，各类平均场模型，以及当前和即将到来的太阳和恒星观测。
2010-11-12 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
Solar magnetoconvection and small-scale dynamo: Recent developments in observation and simulation
本文对太阳磁对流的一些观测和理论问题进行了综述。我们讨论了最近的事态发展，我们的理解的小尺度结构的磁场在太阳表面和它的相互作用与对流，这是在当前的研究中心。主题范围从超颗粒形成的磁网络上的活跃区域的谱区到无处不在的“湍流”网络场。在理论方面，我们专注于磁场产生的小规模发电机行动。
2015-11-13 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
The emergence and growth of the flux transport dynamo model of the sunspot cycle
太阳黑子周期是由发电机过程产生的太阳磁场周期。太阳发电机的中心思想是太阳的环向和极向磁场相互维持。我们讨论了相关的观测数据，太阳黑子（这是表现的环向场）和太阳的极向场。我们指出，太阳的差异旋转如何延伸出极向场，主要是在对流区的底部产生的环向场，从那里的部分，这个环向场可能会上升，由于磁浮力产生太阳黑子。在通量输运发电机模型中，倾斜双极黑子对的衰变通过Babcock-Leighton机制产生极向场。在这类模型中，太阳的赤道环流，在太阳表面是极向和赤道的对流区的底部，在磁通量的传输中起着至关重要的作用。我们最后指出，与发电机过程相关的各种随机波动可能在产生太阳黑子周期的不规则性中起着关键作用。
2022-12-30 astro-ph.SR
Small-scale dynamos: From idealized models to solar and stellar applications
本文综述小尺度发电机从宁静太阳观测、理想化运动学增长与非线性饱和模拟，到太阳及类太阳恒星对流发电机应用的研究进展。
2023-05-04 astro-ph.SR
Inflows towards Bipolar Magnetic Active Regions and Their Nonlinear Impact on a Three-Dimensional Babcock-Leighton Solar Dynamo Model
本文扩展三维 STABLE 太阳发电机模型，纳入随表面磁场变化的 BMR 入流，证明其可通过局地磁通量抵消抑制极向场积累并使发电机饱和，首次实现仅由 BMR 入流调控磁周期振幅与周期的三维解。
2023-10-01 astro-ph.SR
Dynamo Wave Patterns Inside the Sun Revealed by Torsional Oscillations
扭转振荡代表太阳周围的快速和慢速纬向流带，它们延伸到对流区深处，并在太阳活动周期中沿着太阳黑子蝴蝶图向赤道迁移。对1996年至2018年近两个太阳活动周期的日震学数据进行分析，发现由于发电机产生的磁场，太阳内部存在扭转振荡减速区。纬向减速起源于高纬度对流区底部附近，并迁移到表面，揭示了帕克发电机理论预测的磁发电机波模式。分析表明，太阳发电机的主座位于速跃层的高纬度地带。它提出了一个发电机的方案，可以解释以前在日冕形状演变中观察到的“延长的太阳周期”。结果表明，纬向加速度在当前的太阳活动周期大幅下降，并表明在下一个太阳活动周期的活动进一步下降。虽然尚未建立纬向减速的幅度和导致太阳黑子形成的出现的环形场的量之间的关系，但结果为使用日震学数据进行太阳周期建模和预测打开了一个新的视角。
2019-01-12 astro-ph.SR
A coupled $2\times2$D Babcock-Leighton solar dynamo model. II. Reference dynamo solutions
在本文中，我们完成了一个新的混合$2\times2$ D通量输运发电机（FTD）模型的太阳活动周期的基础上的Babcock-Leighton机制的极向磁场再生通过表面衰变的双极磁区（BMR）的介绍。该混合模型的构建方法是，允许Lemerle等人（2015年）中描述的表面通量输运（SFT）模拟为在椭圆平面中定义的轴对称FTD模拟提供极向源项，进而生成SFT所需的BMR。这种耦合的一个关键方面是描述BMR出现的概率作为内部轴对称磁场的空间分布的函数的出现函数的定义。我们使用遗传算法来校准这个函数，连同其他模型参数，对观察到的周期21出现的数据。我们提出了一个参考发电机解决方案再现许多太阳周期的特点，包括良好的半球耦合，表面偶极子和BMR生成的内部场之间的相位关系，并在周期最大和下一个周期的峰值振幅偶极子强度之间的相关性。周期振幅的饱和通过作为内部场的函数的BMR倾斜的淬灭而发生。所观察到的平均BMR倾斜的统计分散，内置到模型中，作为一个随机性的来源，占主导地位的振幅波动。因此，该模型可以产生强烈抑制周期振幅持续几个周期，甚至可以完全关闭后，出现事件的不利序列道尔顿般的时代。
2017-01-12 astro-ph.SR
A New Challenge to Solar Dynamo Models from Helioseismic Observations: The Latitudinal Dependence of the Progression of the Solar Cycle
太阳活动周期在中纬度的开始、太阳黑子向赤道漂移的减缓、活动最小时的尾状附着和连续周期的重叠是$αΩ$发电机波和通量输运发电机模型中的敏感问题。非常不同的参数值产生类似的结果，使得很难理解这些太阳周期性质的起源。我们使用龚日震数据调查太阳周期的进展，在不同纬度和次表层的中度全球$p$模式频率变化中观察到的，从太阳周期23开始到当前太阳周期的最大值。我们还分析了通过当地日震学的环形图技术获得的每个半球的高度模式。分析强调了与高纬度地区相比，在15 \degr以下的周期进展的差异。虽然周期开始于中纬度，然后向赤道/极地迁移，但旧周期的太阳黑子爆发仍在15 \degr \纬度以下进行。这种延长的活动导致周期开始的延迟和连续周期的重叠，其延伸在两个半球中不同。然后，活动水平上升更快，达到最大值，其特征是单峰结构，而高纬度地区则是双峰结构。之后，下降阶段以较慢的衰减速率出现。在这项研究中强调的太阳活动周期进展的纬度属性提供了有用的限制，以区分众多的太阳发电机模型。
2016-06-09 astro-ph.SR
Observing and modeling the poloidal and toroidal fields of the solar dynamo
上下文太阳发电机包括一个过程，将极向场转换为环向场，然后从环向场产生新的极向场。目标。我们的目标是观察全球太阳发电机相关的极向和环向场，看看它们的演变是否被巴布科克-莱顿发电机捕获。方法.我们使用的天气图的表面径向场从KPNSO/VT和SOLIS天文台构建的极向场作为时间和纬度的函数，和Wilcox太阳天文台和SOHO/MDI的全磁盘图像来推断纵向平均的表面方位场。我们发现，后者是一致的估计，由于磁通出现，因此密切相关的地下环向场。结果我们目前的地图极向和环形磁场的全球太阳发电机。在表面观测到的平均方位场是由磁通出射引起的。在高纬度地区，这一分量跟随极场的径向分量，有很短的时滞（1-3年）。这种滞后在低纬度地区增加。观测到的极向和环向磁场的演变描述的（更新）Babcock-Leighton发电机模型。
2017-10-19 astro-ph.SR
Helioseismic Constraints and Paradigm Shift in Solar Dynamo
日震学为太阳发电机问题提供了重要的限制。然而，发电机过程的基本性质，甚至深度，也在其他恒星中运作，是未知的。大多数发电机模型认为，出现在表面并形成太阳黑子的环形磁场是在对流区底部附近的速跃层中产生的。然而，有一些理论和观测问题与证明深层次的发电机模型。这导致了这样的想法，地下角速度剪切可能在太阳发电机中发挥重要作用。利用日震学测量的内部旋转和纬向环流，我们研究了一个平均场MHD模型的发电机分布在大部分的对流区，但在近地层中形成。我们表明，如果在发电机区的顶部的边界条件允许大规模的环形磁场穿透到表面，那么发电机波传播沿角速度的等值面在次表层剪切层，形成的蝴蝶图与帕克-吉村规则和太阳周期的观测。与通量传输发电机模型不同，该模型不依赖于对流区底部纬向环流对磁场的传输，并且当纬向环流在半径上形成两个单元时，该模型工作良好，正如最近SDO/HMI和SOHO/MDI数据的深焦时距日震学分析所表明的那样。我们比较了新的发电机模型的各种特性，如果太阳磁周期，包括周期不对称性（Waldmeier的关系）和磁“蝴蝶”图。
2014-02-09 astro-ph.SR
Dynamo Processes Constrained by Solar and Stellar Observations
我们对恒星发电机的理解在很大程度上是由我们观察到的太阳现象驱动的。然而，随着我们为越来越多的恒星积累长期数据集，很明显，恒星的行为多种多样。在这里，我们简要地回顾了观察到的趋势，把关键的限制太阳型恒星的基本发电机操作完全对流M矮星，包括：恒星黑子和太阳黑子的模式，各种磁旋转的相关性，和平均场流，如差旋转和纬向环流。我们还评论目前的洞察力，模拟发电机行动和流量出现借给我们的工作知识恒星发电机理论。虽然对恒星磁场活动的观测和模拟越来越多地协同工作，以破译发电机的作用，但我们仍然有许多谜团尚未完全理解。
2018-04-16 astro-ph.SR
