Alfvén Waves in the Structured Solar Corona
一个简单的模型,一个周期性的集合紧密堆积的通量管坐在垂直分层层的顶部显示,从下面入射的快波优先转换几乎立即阿尔芬波的通量管,与扭结波限制在最多只有很少的傅立叶模式。这表明,在这种结构系统中观测日冕扭结模式可能大大低估了传输到日冕和通过日冕的净波能通量,其中大部分可能存在于难以观测的阿尔文波中。模式转换/共振吸收和Alfvén相位混合的过程中牵连。有人建议,太阳的内部p-模式字段-5分钟振荡-可能会大大有助于提供入射快波的色球散射和模式转换的管合奏的过程。
2016-12-06 astro-ph.SR
Phase mixing of standing Alfven waves with shear flows in solar spicules
阿尔文波被认为在日冕加热和太阳风加速中起着重要作用。在这里,我们研究了这种波的耗散由于相混合在剪切流和场的存在下,在分层的大气太阳针状体。假设初始流动沿针状体轴定向,并在x方向上线性变化,平衡磁场取二维且无发散。结果表明,剪切流场对阿尔芬驻波的阻尼有明显的促进作用。尽管阿尔芬波在太阳针状体中传播,但阿尔芬驻波在几个周期内就会消散。与扰动磁场的行为相反,随着高度的增加,扰动速度幅度确实增加。此外,还应强调的是,由于重力、剪切流和场的分层是骨针中MHD模型中应考虑的事实。
2012-09-09 astro-ph.SR
On the role of transition region on the Alfven wave phase mixing in solar spicules
阿尔文波被认为在日冕加热和太阳风加速中起着重要作用。本文研究了在太阳针状体层结大气中存在定常流和剪切磁场时,由于相位混合引起的阿尔芬驻波的耗散。还考虑了色球层和日冕之间的过渡区。假设初始流动沿针状体轴向,平衡磁场取二维无发散。它是确定的,在传播阿尔芬波相反,阿尔芬驻波消散在时间,而不是在空间中。密度梯度和剪切磁场可由于相混合而增强阻尼。从我们的数值计算推导出的阻尼时间与骨针寿命很好地吻合。由于针状体是短暂的生命和瞬态结构,需要这样一个快速的耗散机制来将它们的能量输送到日冕。
2013-04-28 astro-ph.SR
MHD waves in homogeneous and continuously stratified atmospheres
本文系统梳理线性理想MHD波理论并推广至重力分层大气,重点分析波模转换、精确解及WKBJ和射线方法,并讨论其对太阳大气加热的意义。
2024-08-02 astro-ph.SR physics.space-ph
Induced Core Formation Time in Subcritical Magnetic Clouds by Large-Scale Trans-Alfvénic Flows
我们澄清的机制,加速核心形成的大规模非线性流在亚临界磁云的核心形成时间,并描述导致他们的物理过程中找到一个半解析公式。最近的数值模拟表明,非线性流动诱导快速双极扩散,导致局部超临界区域,可以崩溃。在这里,我们采用非理想磁流体动力学模拟,包括双极扩散的重力分层片线程垂直磁场。其中一个水平维度被消除,从而导致更简单的二维模拟,可以澄清加速核心形成的基本过程。模拟的参数研究表明,当流速大于Alfvén速度时,核心形成时间与流速的平方成反比。我们找到了一个半解析公式来解释这个数值结果。该公式还预测,当湍流速度与Alfvén速度相当时,核心形成时间比没有湍流的时间短约三倍。
2014-08-25 astro-ph.SR
Magnetoacoustic Waves in a Stratified Atmosphere with a Magnetic Null Point
我们进行非线性MHD模拟研究磁声波从光球到低日冕的传播。我们专注于一个2D系统的重力分层的大气和三个光球浓度的磁通量,产生一个磁零点与磁圆顶拓扑结构。我们发现,一个单一的波包引入下边界分裂成多个二级波包。由于阿尔文速度的变化,包的一部分向零折射。波入射到围绕零点的均分等值线上,在那里声速和阿尔文速度重合,部分地传输,反射,并且在局部色散关系的分支之间进行模式转换。波包的初始能量($E_{input}$)的近似$15.5\%$收敛于零,主要作为快速磁声波。转换非常有效:入射到零上的能量的$70\%$被转换为远离零传播的慢模式,$7\%$作为快波离开,并且剩余的$23\%$(0.036 $E_{input}$)被局部耗散。离开零点的声能沿着靠近零点的四个分离面中的每一个的场线强烈集中。波包向零折射的部分以及电流积累的量取决于波包穿过光球时的垂直和水平波数以及波包的质心位置。朝向或远离零的区域不简单地与开放与闭合磁场或局部场取向的区域重合。我们还模拟了波包传播使用WKB方法,并发现它同意定性,虽然不是定量的,与数值模拟的结果。
2016-12-21 astro-ph.SR
Benchmarking Fast-to-Alfven Mode Conversion in a Cold MHD Plasma
阿尔文波可能是由快磁声波在太阳大气中反射层附近通过模式转换产生的,这对日冕振荡和活跃区日震学都有影响。在活跃区域,这种反射通常发生得足够高,以至于阿尔文速度$a$大大超过声速$c$,远高于快模式和慢模式相互作用的$a=c$水平。为了集中讨论快/阿尔文转换的基本特性,去掉不必要的细节,采用重力分层冷MHD模型$c\to0$来冻结慢模是有用的。这为在更复杂的大气中快速到阿尔文模式转换提供了基准。假设一个均匀的倾斜磁场和一个指数阿尔文速度分布与密度标度高度$h$,阿尔文转换系数只取决于三个变量;无量纲的横向于分层的波数$κ=kh$、磁场相对于分层方向的倾斜度$θ$以及波矢量相对于包含分层和磁场方向的平面的偏振角$ϕ$。我们提出了一个广泛的探索模式转换在这个参数空间,并得出结论,几乎完全转换为向外传播的阿尔文波通常发生在小$θ$和大$ϕ$($80^\circ$ - $90^\circ$),虽然它是完全不存在时,$θ$正好为零(垂直场)。对于日震感兴趣的波数,转换区域足够宽,可以覆盖整个色球层。
2011-05-31 astro-ph.SR
Numerical simulations of impulsively generated Alfvén waves in solar magnetic arcades
我们进行数值模拟脉冲产生的阿尔文波在一个孤立的太阳拱廊,这是重力分层和磁约束。我们数值研究了阿尔文波沿着这种从产生阿尔文波的色球下层到日冕的磁结构的传播,并分析了初始脉冲的弧长和宽度对阿尔文波传播和反射的影响。我们的太阳大气模型是通过采用半经验VAL-C模型的温度分布和指定的弯曲的磁场线,构成不对称的磁弓。阿尔文波在该拱廊中的传播和反射由2.5D磁流体动力学方程描述,该方程由FLASH代码数值求解。我们的数值模拟表明,阿尔文波的振幅下降的结果,部分反射的阿尔文波在太阳过渡区,而没有被反射的波泄漏通过过渡区,并到达日冕。我们还发现,更广泛的初始脉冲的Alfvén波的衰减时间的递减。此外,我们的研究结果表明,阿尔文波在拱廊中的传播受到阿尔文速度的空间依赖性的影响,这导致相位混合,这是更强的弯曲和更大的磁拱廊。讨论了影响Alfvén波在非对称太阳拱中传播的过程,得出结论:除了磁场位形中的相位混合外,拱的等离子体性质、初始脉冲的大小以及太阳过渡区的结构都对Alfvén波的传播起着至关重要的作用.
2014-08-05 astro-ph.SR
Fast Magnetoacoustic Wave Behavior within Gravitationally Stratified, Magnetically Inhomogeneous Media
Northumbria University(诺森比亚大学)
研究引力分层和磁不均匀介质中快磁声波行为,通过数值模拟和半解析方法揭示其折射特性及caustic表面形成机制。
2026-02-05 astro-ph.SR
Measurements of the solar coronal magnetic field based on coronal seismology with propagating Alfvenic waves: forward modeling
本文建立引力分层磁通量管的MHD模型并激发向上传播的扭结波,通过正向建模合成Fe XIII谱线并利用日冕震学推断磁场,验证了该方法可靠性并分析了测量误差因素。
2024-11-13 astro-ph.SR
Winds from Luminous Late-Type Stars: II. Broadband Frequency Distribution of Alfvén Waves
我们提出了一个完全非线性的,时间相关的2.5维磁流体动力学(MHD)程序的数值模拟的风从演化的巨星。这项研究扩展了我们以前的完全非线性MHD风模拟,包括一个宽带频谱的阿尔文波驱动风从红巨星。我们计算了四个覆盖整个阿尔文波频谱范围的阿尔文风模型,以表征自由传播和反射的阿尔文波在晚型巨星引力层结大气中的作用。我们的模拟表明,不同于线性阿尔文波驱动的风模型,基于宽带非线性阿尔文波的等离子体加速的恒星风模型,可以一致地再现广泛的观测到的风的径向速度分布,它们的终极速度和观测到的质量损失率。计算出的质量损失率与经验确定的质量损失率的比较表明,从进化的巨人的恒星风的各向异性和时间依赖性。
2010-08-26 astro-ph.GA astro-ph.SR
Exact analytical solutions in inhomogeneous magnetic fields for linear asteroseismic waves
我们解决了波的等温,分层介质与磁场,沿垂直于重力方向的点,并在重力方向呈指数变化。我们找到了两种不同情况下的精确解析解:(a)波沿磁场方向传播和(b)波沿重力方向传播。在每一种情况下,我们找到的解决方案,无论是超几何函数或其合流堂兄弟。我们解决了由此产生的超越色散关系数值。由于空间上不均匀的阿尔芬波速度的本征频率的变化是显着的-有更多的振荡或泄漏的节点的本征函数在较低的阿尔芬速度和波反射的区域较大的阿尔芬速度。色散关系和模式结构的这种变化可能允许探测埋藏在恒星内部的磁场。
2022-06-16 astro-ph.SR
Study of MRI in stratified viscous plasma configuration
我们分析了磁旋转不稳定性(MRI)的分层粘性等离子体盘配置在差分旋转的形态,考虑到所谓的背景配置文件的共转定理。为了选择MRI的固有Alfvénic性质,我们处理不可压缩等离子体,我们采用了制定的局部扰动分析的基础上使用的磁通量函数作为一个动态变量。我们的研究概述了,作为共转条件的后果,一个显着的不对称性的MRI相对于赤道平面,特别是明显的完全阻尼的不稳定性超过一个积极的临界高度在赤道平面上。我们还强调,即使在理想情况下,这样的特征也已经存在(尽管不太明显),恢复了MRI对引力场分层形态的依赖性。
2017-04-03 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Alfvénic motions arising from asymmetric acoustic wave drivers in solar magnetic structures
本文通过三维理想MHD模拟,研究倾斜声-重力波驱动源在太阳磁环中产生阿尔芬波横向运动的机制,揭示方位角对称性破缺导致波导轴线位移,并给出速度振幅0.2-0.75 km/s及42 s和364 s两种振荡周期。
2023-04-04 astro-ph.SR
Dislocations in magnetohydrodynamic waves in a stellar atmosphere
我们描述了分层恒星大气中磁流体动力学波中波前位错的存在。标量位错,如边缘和漩涡,可以出现在阿尔文波,以及在一般的磁声波。我们在太阳色球层黑子的磁流体动力学波观测中发现了这些位错。通过对所观测到的位错电荷的测量,我们首次估计了太阳黑子中沿磁场传播的波的模式贡献。
2013-08-01 astro-ph.SR
On Mode Conversion, Reflection and Transmission of Magneto-Acoustic Waves from Above in an Isothermal Stratified Atmosphere
本文利用二维均匀倾斜磁场等温大气中磁声波的精确解计算了从上方入射的慢波和快波的反射、透射和转换($z=\infty$)。这与太阳大气层中耀斑激发的波是否能穿透阿尔文/声学均分层(我们将其称为冠层)到达光球层并产生足够的能量来制造日震的问题有关。据发现,慢波以上的声学截止频率有效地穿透(传输)声(快)波,如果在一个小的攻击角指向磁场,其余的转换为磁(慢)波,根据广义射线理论。这可能有助于解释使用地震全息术识别的日震震源的紧凑性。入射的慢波也可以有效地传输在倾斜的领域,由于在声学截止频率的降低(斜坡效应)的低频。从无限远入射的具有特定非零水平波数的快(磁)“波”必然是倏逝的,但可以通过隧道效应将能量携带到均分水平。人们发现,这可以有效地转换为声学(快)能量,然后可以作为行波再次到达光球。总的来说,似乎有足够的途径,大量的压缩波能量穿透冠层和影响光球。
2015-11-23 astro-ph.SR
Torsional Alfvén waves in solar partially ionized plasma: effects of neutral helium and stratification
离子-中性粒子碰撞可能导致色球和日珥等离子体中阿尔芬波的衰减。在一定温度区间内,中性氦原子的加入使阻尼增大,此时中性氦原子与中性氢原子的比例增大。因此,氢和氦的电离度的高度依赖性可能会影响阿尔芬波的阻尼率。研究了中性氦对太阳色球层分层部分电离等离子体中阿尔芬波的阻尼作用。我们考虑一个磁通量管,这是扩大到1000公里的高度,然后成为垂直由于合并与相邻的管,并研究线性扭转阿尔芬波的动力学存在的中性氢和中性氦原子。我们从三流体描述的等离子体,从而推导出单流体磁流体动力学(MHD)方程扭转阿尔芬波。薄通量管近似允许获得在管的下部的波的色散关系,而稳态Alfven波的空间依赖性由贝塞尔型方程在管的上部。对单流体MHD方程组进行连续推导,得到了一个新的中性氦Cowling扩散系数,它不同于以往所用的扩散系数。发现短周期(<5s)的扭转阿尔芬波在色球网络中由于离子-中性粒子碰撞而迅速衰减。另一方面,较长周期(> 5 s)的波不会到达过渡区,因为它们在网络核心中的较低高度处会消失。扭转阿尔芬波通过色球层进入日冕的传播应谨慎考虑:低频波由于分层而消失,而高频波由于离子中性碰撞而衰减。
2013-05-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
Conversion and Smoothing of MHD Shocks in Atmospheres with Open and Closed Magnetic Field and Neutral Points
在模拟的二维等温分层大气的高$β$基底上激发平面声主导磁流体动力学波,其中位磁场具有开场区、闭场区和中性点.它们在向阿尔文-声学均分面$a=c$的方向上激波,其中$a$和$c$分别是阿尔文速度和声速。扩展最近的1.5D研究结果,这种冲击模式转换为快速冲击和缓慢的平滑波通过$a=c$,我们探讨这些更复杂的磁几何形状的影响。据发现,1.5D的行为进行到更复杂的情况下,与快速冲击强烈吸引中性点,这是破坏生产广泛的精细结构。我们还观察到,从$a>c$到$a<c$的相反方向运动的激波也分裂成快分量和慢分量,而且慢分量也被平滑了。
2021-05-05 astro-ph.SR
The coronal power spectrum from MHD mode conversion above sunspots
本文利用 2.5D MHD 模拟研究黑子大气中 p 模式向上传播导致的双重模式转换,揭示重力分层的频率滤波使日冕 Alfvénic 波功率谱峰值向更高频率移动。
2025-01-06 astro-ph.SR
Investigating `dark' energy in the solar corona using forward modeling of MHD waves
现在已经很好地确定了阿尔夫维尼克波在日冕中是普遍存在的。然而,在日冕中多普勒速度测量估计的Alfvénic波能量被发现是四个数量级小于估计的非热线宽。McIntosh & De Pontieu(2012)认为,这种能量差异可能是由于几种振荡结构的视线(LOS)叠加造成的,这可能导致阿尔夫维尼克波振幅和能量被低估。McIntosh & De Pontieu(2012)将这种日冕能量称为“暗”或“隐藏”能量。然而,他们的模拟需要使用一个额外的、未知的阿尔夫维尼克波能量源,以提供与日冕非热谱线宽度测量的一致性。在这项研究中,我们调查的要求,这个未知的额外的“暗”能源在日冕中使用重力分层的三维磁流体动力学(MHD)模拟传播波。我们激发横向MHD波,并产生合成观测的Fe XIII发射线。我们建立了LOS叠加大大降低了多普勒速度幅度,增加了非热线宽。重要的是,我们的模型产生的多普勒速度和非热线宽之间观察到的楔形相关性。我们发现,观测到的波能仅为真实波能的0.2- 1%,解释了2-3个数量级的能量差异。我们最终确定,真正的波能量隐藏在非热线宽。因此,我们的研究结果排除了太阳日冕中额外的“暗”能量的要求。
2019-06-26 astro-ph.SR
Smoothing of MHD Shocks in Mode Conversion
模拟了激波在分层等温磁大气中通过阿尔文-声学均分层的过程。Núñez(2019)最近的射线理论计算预测了通过这一层的冲击波的平滑,导致快速和慢速分量都以连续波的形式出现。然而,它被发现,部分模式转换预期从线性理论的斜入射的冲击的磁场是伴随着一个平滑的慢冲击,而快速冲击持续。基于MHD模式转换和激波理论给出了解释。
2019-07-25 astro-ph.SR
Interplay between magnetic fields and differential rotation in a stably stratified stellar radiative zone
本研究的目的是研究恒星辐射区产生的流场和场,该辐射区最初是在大尺度极向磁场贯穿整个区域的情况下差分旋转的。我们集中在轴对称配置所产生的初始绕组的磁场线和这些配置上可能的不稳定性。我们的目标,特别是在评估稳定系统的分层的作用。我们进行2D和3D的全球Boussinesq数值模拟开始从一个初始的径向或圆柱形的差分旋转和一个大规模的极向磁场。在与Alfvén频率相比大的旋转频率的条件下,建立了由其环形分量强烈主导的磁位形。模拟的参数选择尊重一个典型的恒星辐射带的时间尺度的顺序。在此框架下,轴对称演化研究通过改变热扩散,Brünt-Väisälä频率,旋转和初始极向场强度的相对影响。我们发现轴对称状态只依赖于$t_{es}/t_{Ap}$,即Eddington-Sweet环流时间尺度与Alfvén时间尺度之比. Boussinesq方程的尺度分析使我们能够恢复这一结果。在圆柱形的情况下,磁旋转不稳定性的发展时,热扩散率是足够高的,使有利的波数是不敏感的稳定分层的影响。在径向情况下,磁旋转不稳定性是由横向剪切驱动的,横向剪切是由洛伦兹力对流动的反作用产生的。增加层结水平,则不稳定性的增长率基本上不受影响,而其水平长度尺度则增长。
2020-06-15 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Global simulations of Tayler instability in stellar interiors: a long-time multi-stage evolution of the magnetic field
磁场已经在大质量的Ap/Bp恒星中被观测到,并且可能也存在于类太阳恒星的辐射带中。然而,迄今为止,还没有明确的了解动态的磁场在稳定分层层。已知纯环形磁场配置是不稳定的,主要形成非轴对称模式。旋转和小的极向场分量可以导致稳定的配置。在这里,我们进行全球MHD模拟与EULAG-MHD代码,探索位于一个层的分层类似于太阳速跃层的环形磁场的演变。我们的数值实验使我们能够探索的初始不稳定阶段,以及长期演变的磁场。在第一个阿尔芬周期,我们观察到泰勒不稳定性的发展与突出的纵向波数,$m=1$。旋转降低了不稳定性的增长率,并最终抑制了它。然而,在一个稳定阶段之后,突然的能量激增导致高阶模式的发展,即使是快速旋转。这些模式从初始环向场提取能量。然而,我们的研究结果表明,足够快的旋转导致较低的饱和能量的不稳定模式,导致在磁拓扑结构中只有一小部分的极向场保持稳定的几百阿尔芬旅行时间。在这个阶段,系统变得湍流,并且场易于湍流扩散。磁场的最终环形-极向配置可以代表稳定分层层中的场生成和演化的重要方面。
2023-03-24 astro-ph.SR
Critical balance in magnetohydrodynamic, rotating and stratified turbulence: towards a universal scaling conjecture
提出临界平衡-线性传播和非线性相互作用时间尺度之间的尺度平衡-可以用作确定各向异性波系统中强湍流谱的通用标度猜想。磁流体动力学(MHD),旋转和分层湍流被认为是在这种假设下,特别是,一个新的和实验上可检验的能量级联方案和一组缩放的频谱提出了低Rossby数旋转湍流。有人认为,在中性流体中,临界平衡的各向异性级联提供了一个自然的路径,从强各向异性在大尺度上的各向同性Kolmogorov湍流在非常小的尺度。还有人认为,在最近的低Rossby数旋转湍流数值模拟中看到的kperp^{-2}谱可能类似于数值MHD湍流的kperp^{-3/2}谱,在这个意义上,它们可以通过假设波动近似地被极化(排列)为惯性波(MHD的Alfven波)来解释。
2011-06-04 astro-ph.GA astro-ph.SR nlin.CD
Photospheric Logarithmic Velocity Spirals as MHD Wave Generation Mechanisms
对太阳光球的高分辨率观测已经确定了太阳等离子体中各种各样的螺旋运动。这些螺旋在性质上各不相同,但在太阳表面观察到大量。在这项工作中,这些螺旋线的磁流体动力学(MHD)波产生机制的潜力进行了研究。通常观察到这些螺旋的颗粒间通道也是磁场强度高于平均值的区域。这种磁场和螺旋等离子体的结合是产生阿尔文波和其他MHD波的方法。本工作采用数值模拟的自相似磁通量管嵌入在一个现实的,重力分层,太阳大气中研究的影响,一个单一磁通量管由对数速度螺旋驱动器扰动。对数螺旋驱动器的扩展因子是变化的,并且针对以观测约束为中心的扩展因子的值的范围运行多个模拟。模拟分析使用“通量表面”构造的磁场线,使矢量垂直,平行和方位角的本地磁场矢量可以计算。分析结果表明,当膨胀因子值较小时,阿尔文波是主要波,而当膨胀因子值较高时,平行分量占主导地位。这种转变发生在观测约束的范围内,这意味着在太阳光球中观察到的螺旋驱动器有可能产生各种MHD波模式。
2015-02-12 astro-ph.SR
Mode conversion of two-fluid shocks in a partially-ionised, isothermal, stratified atmosphere
低层太阳大气的等离子体主要由中性粒子组成,而高层太阳大气主要是电离粒子和电子。因此,在太阳大气中向上传播的激波会经历一个过渡,在这个过渡中,主要的流体要么是中性的,要么是电离的。向上传播的激波也会经过声速和阿尔文速度相等的点。在这一点上,声冲击的能量可以分为快速和慢速分量。能量在两种模式之间如何分配取决于磁场的角度。本文研究了重力层结大气中中性和电离物质的分离。两种流体的影响的结构上的冲击后模式转换和摩擦加热的作用被量化为不同水平的碰撞耦合。采用(P \underline{I} P)程序对等温、部分电离大气中激波变陡过程进行了双流体数值模拟。碰撞系数的变化,以调查的制度,其中等离子体和中性物种的弱,强和强耦合。由中性和电离物质承载的压缩波的传播速度不同,因此当等离子体试图比中性物质传播得更快时,在两种物质之间产生速度漂移。这对于快速模式冲击是最极端的。我们发现,碰撞系数急剧改变系统中存在的功能,特别是模式转换的高度,类型的冲击存在,和有限的冲击宽度所产生的双流体效应。在有限耦合区,快模激波宽度可以超过压力标度高度,导致在太阳低层大气中可以观测到新的双流体效应。
2020-04-06 astro-ph.SR physics.space-ph
Magnetohydrodynamic Non-linearities in Sunspot Atmospheres: Chromospheric Detections of Intermediate Shocks
太阳大气层内激波的形成仍然是少数几个可观测到的能量耗散的特征之一,这种能量耗散是由太阳表面附近产生的大量磁流体动力学波引起的。活动区观测提供了波行为及其对周围大气影响的特殊视图。在太阳低层大气中存在的分层等离子体梯度允许许多理论上的激波现象的潜在形成。在这项研究中,使用色球钙II 854.2nm的光谱偏振数据的一个大的太阳黑子,我们研究波动的等离子体参数在强大的冲击事件,证明极化反转在其演变过程中的后果。现代反演技术被用来揭示扰动的温度,视线速度,和矢量磁场发生在一个范围内的光学深度同义的冲击形成。这些非线性签名的分类进行比较,观察得出的慢,快,和阿尔文冲击的理论朗肯-Hugoniot关系的解决方案。使用超过200,000个独立的测量,我们揭示了阿尔文(中间)激波解在光学深度log(tau)=-4处提供了理论和观测之间最接近的匹配,与上层光球和下层色球之间边界的几何高度一致。这项工作首次揭示了太阳黑子本影中色球层中间激波的证据,为一系列磁结构(包括孔隙、磁通量绳和磁亮点)中波能的潜在热化提供了一种新方法。
2020-02-27 astro-ph.SR
Mode conversion and energy flux absorption in the structured solar atmosphere
本研究使用3D理想MHD模拟探究太阳大气横向结构化对模式转换与波能流吸收的影响,发现横向结构化能有效引导Alfvén波能流进入日冕并减少反射,环结构可吸收超三分之一外部驱动波能流,为无衰减环振荡由外部声波驱动提供了证据。
2024-01-04 astro-ph.SR
Instability of Magnetic Equilibria in Barotropic Stars
在稳定分层的恒星中,数值磁流体动力学模拟表明,任意初始磁场演变成稳定的平衡配置,通常包含几乎轴对称的,相互稳定的极向和环向场。在这项工作中,我们测试的假设,稳定的分层是存在这种稳定的均衡的要求。为此目的,我们遵循数值的磁场正压(因此中性稳定)的恒星,从两种不同类型的初始条件,即随机无序磁场,以及链接的极线环形配置类似于以前发现的平衡的演变。在许多实验中,我们总是发现磁场在几个阿尔文时间内衰减,从来没有稳定的平衡。这有力地表明,在正压恒星中没有稳定的平衡,因此明确地使正压状态方程的假设失效,该假设通常强加于磁平衡的搜索。它还支持这样的假设:随着耗散过程侵蚀稳定的分层,它们可能会破坏以前稳定的磁场配置的稳定性,导致其衰减。
2014-11-26 astro-ph.SR
Potential Vorticity Mixing in a Tangled Magnetic Field
提出了一种无序(纠缠)磁场中位涡混合的理论。分析的背景下,$β$平面磁流体动力学,特别侧重于物理的动量输运在稳定分层,准二维太阳速跃层。提出了涡度平流和磁场倾斜作用下平均位涡演化的物理图象。在弱场扰动的情况下,准线性理论预测,雷诺应力和磁应力在较大平均磁场下随着湍流Alfvénizes而平衡。在平均场-电阻率参数空间中对射流的形成进行了定量研究。然而,由于即使是适度的平均磁场也会导致大磁雷诺数的大磁扰动,因此物理上相关的情况是强但无序的场。我们表明,数值计算表明,雷诺应力的Alfvénization之前修改-即之前的流体和磁能平衡。为了理解这些趋势,在随机磁场的PV混合的双平均模型的开发。计算表明,均方场强烈修改雷诺应力相位相干性,也引起磁阻力的纬向流。阐明了通过纠缠场减少输运的物理学,并将其与湍流电阻率的相关淬火联系起来。我们提出了一个物理图片的系统作为一个电阻弹性介质线程的纠缠的磁网络。详细讨论了该理论在速跃层和其他系统中动量输运的应用。
2020-03-10 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Could switchbacks originate in the lower solar atmosphere? II. Propagation of switchbacks in the solar corona
帕克太阳探测器最近观察到的磁之字形提出了关于其性质和起源的问题。它们起源的一个相互竞争的理论是日冕中的交换重联。在这种情况下,在开放和闭合磁场之间的重连部位产生之字形,并且通过上升流平流或作为波传播到太阳风中。在本文中,我们测试波的假设,数值模拟的传播之字形,建模为一个嵌入的阿尔文波包恒定的磁场大小,通过不同程度的背景磁场膨胀的引力分层的太阳日冕。虽然在没有重力的均匀介质中传播的之字形是相对稳定的,如前所述,我们发现,重力分层与磁场的膨胀一起以多种方式作用,使之字形变形。这些效应包括WKB效应,它取决于磁场膨胀的程度,以及有限振幅效应,如非线性平流和洛伦兹力之间的对称性破缺。在直的或径向扩展的磁场中,传播的之字形展开成引起最小磁场偏转的波,而超径向扩展的磁场有助于保持强偏转。其他重要的影响是大规模隆起的传播之字形诱导和重新连接和排水的等离子体团包含在之字形。在附录中,我们研究了一系列具有不同之字形配置和参数的设置,这拓宽了我们的研究范围。
2021-04-20 astro-ph.SR
Differential rotation and r-modes in magnetized neutron stars
Rezzolla等人[ApJ 531(2000),L139; Phys. Rev. D 64(2001),104013; Phys. Rev. D 64(2001),104014]将注意力集中在与r模相关的二阶长期漂移上,并声称它会导致磁场增强和磁化中子星中r模不稳定性的抑制。我们批判性地修正了这些结果。我们提出了一个特殊的二阶r-模式的解决方案与消失的长期漂移,从而驳斥了一个广泛认为的声明,长期漂移是一个不可避免的功能的r-模式。如果$B\ll B_{\mathrm{crit}}\approx 10^{17}\,(ν/600\,\mathrm{Hz})$ G($ν$是自旋频率),则该非漂移解不受磁场$B$的影响,并且不导致磁场的长期演化。对于一般的二阶r模解,漂移不一定为零,但可以表示为两个解的叠加:一个描述非振荡星的微分转动演化(描述长期漂移;对于非磁化星,它是圆柱上分层的任意定常旋转;磁化星的微分自转在Alfvén时间尺度上演化,并可能导致磁能增强),另一种是上述的非漂移r模解。这种表示使我们能够得出结论,磁场能量的增强受到差分旋转的初始能量的限制,该初始能量比r模式的总能量小得多(对于因子$\propto α^2$,其中$α$是模式振幅)。因此,由漂移引起的磁场增强不能抑制r模式不稳定性。结果可以推广到任何介质中的任何振荡模式,如果该模式具有$B=0$的非漂移解。
2015-05-13 astro-ph.SR
Global simulations of Tayler instability in stellar interiors: The stabilizing effect of gravity
揭示环向场不稳定性的演化,即泰勒不稳定性,对于理解早期型恒星、红巨星核心或任何恒星辐射带中观测到的磁场的强度和拓扑结构至关重要。我们要研究的非线性演化的不稳定性储存在一个稳定的分层层,在球对称和旋转的情况下的环形场。特别是,我们打算量化的Brunt-Väisäla($ω_{\rm BV}$)和阿尔文($ω_{\rm A}$)频率的函数的不稳定性的抑制。我们使用的MHD方程中实现的滞弹性近似的EULAG-MHD代码,并进行了大量的数值模拟的不稳定性探索的参数空间的$ω_{\rm BV}$和$ω_{\rm A}$。我们表明,超过临界值的重力强烈抑制的不稳定性,与线性分析。初始场的强度也起着重要的作用:较弱的场显示出慢得多的增长率。此外,在重力很低的情况下,增长最快的模式具有很大的特征径向尺度,与强重力的情况不同,在强重力的情况下,不稳定性的特点是水平位移。结果表明滞弹性近似可以有效地描述恒星内部环向场不稳定性的演化。由于$ω_{\rm BV}$值的增加,不稳定性被抑制,这可能有助于解释Ap/Bp星的磁沙漠,因为在强引力的情况下,弱场只是轻微地不稳定。
2019-10-07 astro-ph.SR
Tomography of a solar plage with the Tenerife Inversion Code
我们应用特内里费岛反演代码(TIC)的色球层分光偏振仪(CLASP 2)获得的谱斑分光偏振观测。这些前所未有的数据包括完整的斯托克斯配置文件在光谱区域周围的Mg II的H和K线的一个单一的狭缝位置,约三分之二的200弧秒的狭缝交叉斑区和其余的交叉增强网络。以前的分析这些数据使我们能够推断的磁场的纵向分量,通过应用弱场近似(WFA)的圆偏振配置文件,并分配推断的磁场到不同层的太阳大气的基础上,以前的理论辐射转移调查的结果。在这项工作中,我们应用最近开发的TIC相同的数据。我们得到了分层的模型大气,它适合于沿着摄谱仪狭缝的每个位置处的强度和圆偏振分布,并且我们将我们对磁场的纵向分量的结果与先前获得的WFA结果进行了比较,突出了总体上良好的一致性,尽管已知WFA在应用于Mg II h和k圆形外叶时会产生低估极化曲线最后,我们使用反演的模型大气,给出了一个粗略的估计,可以通过阿尔文波传播沿色球层中的plage和网络区域的能量,这表明它是足够的,以补偿估计的能量损失在色球层的太阳活动区。
2023-01-31 astro-ph.SR
Anisotropic Magnetized Asteroseismic Waves
本研究针对具有水平空间变化背景磁场的垂直分层多方等离子体,通过数值与渐近方法推导了快速压力驱动波的显式色散关系,为星震学研究提供了理论工具。
2024-09-16 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Beyond the Tayler instability: A new global instability of toroidal magnetic fields in stars
Ioffe Institute(约费研究所);Centro Multidisciplinario de Física, Vicerrectoría de Investigación, Universidad Mayor(大学校长研究处多学科物理中心,智利天主教大学);Departamento de Física, Facultad de Ciencias Básicas, Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación(教育科学都会大学基础科学学院物理系);Centro de Desarrollo de Investigación UMCE, Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación(教育科学都会大学UMCE研究中心);Departamento de Física, Facultad de Ciencias, Universidad de Chile(智利大学理学院物理系)
研究在稳定分层非旋转恒星中,环形磁场存在一种新的电流驱动全局不稳定性,其生长在阿尔芬时间尺度上,可能驱动壳层差分旋转,并影响恒星磁场产生和角动量输运。
2026-06-25 astro-ph.HE astro-ph.SR physics.flu-dyn