Large-scale Model of the Axisymmetric Dynamo with Feedback Effects
本文提出了一种发电机模型，该模型是在先前介绍的运动学模型的基础上建立的，其中包括了磁场通过洛伦兹力对质量流的反应。给定对应于无磁场情况的基本质量流，并假设由于洛伦兹力引起的该基本质量流的改变可以被视为扰动，可以得到大尺度磁场动力学的完整模型。所需的输入包括在大规模的纬向和纬向流，小规模的磁扩散率，和一个常数参数进入的$α$效果的表达式。当应用于类太阳恒星时，该模型显示了磁场的真实动态，包括周期持续时间，具有正确奇偶性的一致场幅度，向赤道的纬向磁场的进展，以及在高纬度向径向场的两极运动。此外，径向和纬向分量显示出正确的相位关系，并且在地面水平上，磁螺旋度在北半球主要是负的，在南半球主要是正的。
2018-11-02 astro-ph.SR
Sharp magnetic structures from dynamos with density stratification
最近的直接数值模拟（DNS）的大规模湍流发电机在强分层层导致了令人惊讶的尖锐的双极结构的表面。在这里，我们提出了新的DNS的螺旋和非螺旋强迫湍流旋转和不旋转，并与相应的平均场模拟（MFS）比较表明，这些结构是一个通用的结果，更广泛的一类发电机在密度分层层。MFS与DNS定性一致，但DNS的振荡周期往往更长。在DNS和MFS中，尖锐结构是由表面处的会聚流动产生的，并且如果发电机数至少为2.5倍超临界，则可能在与大尺度发电机驱动的磁场相关联的洛伦兹力的非线性演化阶段中被驱动。
2017-03-12 astro-ph.SR
Magnetorotational instability in a solar near-surface mean-field dynamo
本研究通过模拟$αΩ$型发电机，探讨磁旋转不稳定性在太阳近表面剪切层的运行条件，发现其受临界剪切参数影响，但湍流磁扩散率可能抑制其激发，仅标准$Ω$效应起作用。
2025-10-26 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Study of Dynamo Action in Three Dimensional Magnetohydrodynamic Plasma with Arnold-Beltrami-Childress Flow
研究了三维磁流体动力学（MHD）等离子体中以ABC流为初始条件的发电机作用。该研究描绘了从相干非线性振荡到发电机过渡的关键参数。此外，在磁普朗特数等于单位的动力学和动力学模型的发电机行动的驱动ABC流进行了研究。磁电阻率选择在发生快速发电机的值处，并且生长速率不随磁电阻率的变化而进一步变化。磁能增长的指数增加，表明一个更快的发电机，如果一个较高的波数相比，一个较低的波数被激发。这个结果对于运动学的和外力的动力发电机都是适用的，其中磁场对速度场的反作用不再是可以忽略的。在一个受外力的动态发电机的情况下，超阿尔文流已被发现激发强大的发电机引起的磁能增长的7个数量级。磁场通过洛伦兹力项对速度场的反作用影响了速度场的动力学特性，进而影响了磁场的动力学特性，当发电机作用非常显著时，会导致磁场饱和。
2019-01-28 astro-ph.SR physics.comp-ph physics.flu-dyn
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
Back-reactions of dynamo-generated magnetic fields: Torsional oscillations and variations in meridional circulation
由太阳发电机产生的周期性太阳磁场的周期性变化的洛伦兹力可以引起两种运动：扭转振荡和纬向环流的周期性变化。这两种运动现在都有观测证据。我们讨论了我们正在进行的努力，在理论上研究的纬向环流的变化。然后，我们提出了我们的扭转振荡的理论模型，它解决了为什么这些振荡开始之前，太阳黑子周期在纬度高于太阳黑子被看到的问题。
2011-11-10 astro-ph.EP astro-ph.SR
A new simple dynamo model for stellar activity cycle
提出了一个新的恒星活动周期发电机模型。通过考虑非均匀平均流对湍流的影响，表明湍流横螺旋度（速度-磁场相关性）应作为平均绝对涡度的耦合系数进入湍流电动势的表达式。交叉螺旋度效应的引入使得本模式与现有的$α$ -- $Ω$ --型模式主要有两点不同。首先，除了通常的$α$（螺旋度效应）和$β$（湍流磁扩散率），我们认为$γ$系数（交叉螺旋度效应）作为发电机过程的关键成分。第二，不同于$α$和$β$系数，这往往是作为一个可调参数在目前的研究，时空演变的$γ$系数是同时解决的平均磁场方程。基本情况如下：在存在湍流交叉螺旋度的情况下，由湍流交叉螺旋度介导的环向旋转引起环向场。$α$效应从环形场产生极向场。这个极向场产生了一个湍流的十字螺旋度，其符号与原来的相反。然后，一个循环的逆转完成。最简单的本征值分析给出了一个蝴蝶图，它证实了上述情况，以及向赤道迁移，交叉螺旋度和磁场之间的相位关系等这些结果表明，湍流交叉螺旋度的振荡是一个关键的活动周期。湍流交叉螺旋度的反转不是磁场反转的结果，而是磁场反转的原因。这个新的模型有望开辟平均场或湍流闭合发电机方法的可能性。
2016-04-04 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Rotational Dependence of Large-scale Dynamo in Strongly-stratified Convection: What Causes It?
在具有对流湍流的刚性旋转磁流体动力学（MHD）系统中，当自旋速率足够大时，可以激发出$α^2$型大尺度发电机。本文采用平均场发电机模型结合磁流体对流的直接数值模拟，研究了$α^2$型发电机的转动相关性及其产生的原因。考虑到太阳/恒星发电机的应用，我们采用了强分层的多变性作为对流大气的模型。我们的DNS模型表明，$α^2$型发电机被激发时，${\rm Ro} \lesssim 0.1$，其中${\rm Ro}$是定义的体积平均对流速度的Rossby数。从相应的MF模型，我们证明了旋转依赖的$α^2$型发电机主要是由于湍流磁扩散的大小的变化。随着自旋速率的增加，湍流磁扩散减弱，而对流区的$α$效应基本保持不变，为大尺度发电机的激发提供了临界点。本文还从湍流电动势的转动依赖性的观点讨论了冷星中可观测到的恒星磁活动的${\rm Ro}$依赖性。总的来说，我们的研究结果表明，为了更好地掌握恒星发电机的活动和它的${\rm Ro}$依赖性，它应该是量化的对流速度的变化与恒星的自旋速率，考虑到旋转淬火和洛伦兹力反馈的磁场对流湍流。
2022-06-14 astro-ph.SR
Efficient small-scale dynamo in solar convection zone
我们通过一系列高分辨率的磁流体动力学模拟研究了太阳对流区中的小尺度发电机作用，在一个局部笛卡尔区域中，水平范围为1 $R_\odot$（太阳半径），径向范围为0.715到0.96 $R_\odot$。的分辨率和扩散率的解决方案的依赖关系进行了研究。对于小于350 km的网格间距，对流区底部附近的均方根磁场强度达到均分场强度的95%（即，磁能和动能相当）。对于这些解决方案的洛伦兹力反馈对流速度被发现是显着的。对流区底部附近的速度降低到流体动力学速度的50%。尽管对流速度显著降低，但焓通量的减少相对较小，因为磁场还抑制了上、下流区域之间熵的水平混合。这种效应增加了熵扰动的幅度，使对流能量传输更有效。我们讨论了太阳全球对流和发电机模拟这些结果的潜在影响。
2015-02-12 astro-ph.SR
Discriminating between Babcock-Leighton-type solar dynamo models by torsional oscillations
本研究通过比较三个Babcock-Leighton发电机模型的纬向加速度与观测值，利用扭转振荡的纬度起源和相位差特性来区分模型，并约束对流区磁场构型。
2024-05-28 astro-ph.SR
Surface appearance of dynamo-generated large-scale fields
扭曲的磁场经常出现在太阳的可见表面。这种出现通常与浮力磁通量结构的上升有关。在这里，我们要问的是，如果没有磁浮力，来自湍流大尺度发电机的磁场是如何出现在表面上方的。计算域分为两部分。在下部，我们称之为湍流区，流动由一个假定的螺旋强迫函数驱动，导致发电机作用。在这个区域之上，我们称之为外部，在每个时间步长使用应力-松弛方法计算几乎无力的磁场。扭曲的拱廊状场结构被发现出现在湍流区上方的外部。强电流片倾向于在中性线上方形成，在中性线上方垂直场分量消失。磁场结构的时间序列显示周期性的等离子体团喷射。外部场的无力程度被估计为电流密度和磁场强度的点积与它们各自的均方根值的比率。这一比例在外部达到95%。一个微弱的外向流动是由残余的洛伦兹力驱动的。
2010-07-07 astro-ph.SR
Cross helicity and related dynamo
湍流交叉螺旋度直接关系到平均涡度的电动势和平均磁场应变的雷诺应力张量的耦合系数。这表明，交叉螺旋效应是重要的情况下，全球不均匀的流动和磁场结构。由于这种大尺度结构在地球/天体物理现象中普遍存在，交叉螺旋度效应有望在地球/天体物理流动中发挥重要作用。在湍流交叉螺旋度的存在下，平均涡旋运动对湍流电动势有贡献。由于这种效应产生的磁场被称为交叉螺旋发电机。介绍了交叉螺旋发电机的几个特点。与螺旋度或$α$效应中${\bf{J}}$与湍流电动势中的${\bf{B}}$对齐的情况不同，我们通常在交叉螺旋度发电机中具有有限的平均场洛伦兹力${\bf{J}} \times {\bf{B}}$。这给出了交叉螺旋度效应的一个显著特征。通过在动量方程中考虑交叉螺旋度的影响，我们看到了这种影响的几个有趣的结果。与平均磁剪切耦合的湍流交叉螺旋度减小了湍流或涡动粘性的影响。流动诱导是这种效应的一个重要结果。交叉螺旋发电机的一个关键问题是研究如何以及有多少交叉螺旋可以在湍流中存在。在交叉螺旋度输运方程的基础上，讨论了交叉螺旋度输运的产生机制。一些最近的事态发展，在数值验证的基本概念的交叉螺旋发电机。
2013-06-26 astro-ph.SR
Small-scale dynamo simulations: Magnetic field amplification in exploding granules and the role of deep and shallow recirculation
我们分析了最近的高分辨率光球小尺度发电机模拟计算的MURaM辐射MHD代码。我们专注于新形成的下行通道爆炸颗粒的分析，因为它们显示了如何在光球弱磁化区域（颗粒中心）演变成强磁化区域（下行通道）。我们发现，新形成的下流通道最初表现出主要是一个层流收敛流，放大垂直磁场嵌入在颗粒从几个10 G的场强超过800 G。这导致延伸的磁片具有与颗粒尺度相当的长度。湍流剪切的场放大首先发生在光球层可见光层之下几百公里处。浅层再循环将产生的湍流场在几分钟内输送到光球层，之后新形成的下行通道显示出强磁性片和湍流场分量的混合。我们特别强调的作用，浅，深再循环的组织和强度的磁场在光球和讨论的光球和亚光球能量转换与小尺度发电机过程。虽然通过洛伦兹力的能量转换仅微弱地依赖于饱和场强（因此深或浅再循环），但它强烈地依赖于磁普朗特数。我们讨论了这些发现的潜力，通过高分辨率观测进一步限制小规模发电机模型。
2018-05-22 astro-ph.SR
Spatio-temporal non-localities in a solar-like mean-field dynamo
该研究针对太阳平均场发电机模型，基于DNS结果采用洛伦兹积分核描述非局域湍流电动势，发现非局域效应降低临界阈值、增加周期并降低近临界增长率，非线性模型验证了超临界下的帕克波和弱非线性下约300年的大周期。
2023-05-16 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Run-away transition to turbulent strong-field dynamo
本文利用动态模式分解分析弱场与强场发电机状态间的转变，发现亚谐波不稳定性促成向强发电机的亚临界转变，并为降阶建模提供模态基础。
2025-05-10 astro-ph.EP astro-ph.SR physics.flu-dyn
A theoretical model of the variation of the meridional circulation with the solar cycle
对在太阳发电机运行中起关键作用的太阳纬向环流的观测表明，其速度随太阳活动周期而变化，在太阳活动极小期变快，在太阳活动极大期变慢。为了解释纬向环流随太阳活动周期的变化，我们将纬向环流方程（太阳对流区内涡度方程的$ϕ$分量）与通量输送发电机模型的方程耦合，建立了一个理论模型。我们考虑了由于发电机产生的磁场的洛伦兹力所引起的反作用，并研究了由此在纬向环流中产生的扰动，这使我们能够模拟纬向环流的变化，而不必发展纬向环流本身的完整理论。我们得到的结果相当好地再现了日冕环流的太阳周变化的观测数据。我们得到最好的结果，假设湍流粘性作用于速度场的磁扩散率（即假设磁普朗特数接近于1）。我们必须假定一个适当的底部边界条件，以确保洛伦兹力不能在速跃层底部以下的亚绝热层中驱动流动。我们的结果是敏感的底边界条件。我们还提出了一个假设，如何观察到的向内流动的活动区域可能会产生。
2017-08-17 astro-ph.SR
A unified large/small-scale dynamo in helical turbulence
我们使用高分辨率的直接数值模拟（DNS）表明，螺旋湍流可以产生显着的大规模领域，即使在存在强大的小规模发电机行动。在运动学阶段，统一的大/小尺度发电机增长领域的形状不变的本征函数，与大多数功率峰值在小尺度或大$k$，如在\citet{SB14}。然而，大规模的领域可以清楚地检测到在小$k$的能量谱的负极化分量与正极化波的强迫作为一个多余的功率。其强度$bar{B}$（相对于总均方根场$B_{rms}$）随着磁雷诺数$R_m$的增加而减小。然而，随着洛仑兹力变得重要，统一发电机产生的场通过在连续更大的尺度上饱和而有序化。表征小尺度场的正极化波的磁积分尺度从运动学阶段到饱和显著增加。这意味着小尺度场在给定的强迫尺度下变得尽可能相干，从而避免了$\bar{B}/B_rms$的$R_m$依赖性猝灭。这些结果是对磁性普朗特数为$P_m=0.1$和$10$的$1024^3$ DNS得到的。对于$P_m=0.1$，$\bar{B}/B_{rms}$在饱和时从大约$0.04$增长到大约$0.4$，在最后阶段由螺旋度耗散辅助。对于$P_m=10$，$\bar{B}/B_{rms}$从远小于0.01增长到$0.2$量级的值。我们的结果证实了螺旋湍流中存在统一的大/小尺度发电机。
2016-06-16 astro-ph.GA astro-ph.SR
The Meridional Circulation of the Sun: Observations, Theory and Connections with the Solar Dynamo
太阳的纬向环流在表面被观测到是向极的，在一定深度应该有一个回流。由于大规模的流动，如差异旋转和对流环流是由对流区的湍流应力驱动的，这些流动预计将保持局限在这个区域内。目前的观测（基于日震学）和理论（基于发电机理论）的证据指向赤道回流的对流区底部的纬向环流。假设湍流中各物理量的平均值是轴对称的，我们在二维平均场论的基础上研究了类太阳恒星中的大尺度流动。旋转恒星中的湍流应力可以传递角动量，建立差动旋转。纬向环流是由两个项之间的轻微不平衡引起的，这两个项试图将它推向相反的方向：热成风项（由于极地地区对流热传输的效率较高）和离心项（由于差异旋转）。为了使这些项具有可比性，太阳的两极应该比赤道稍微热一点。讨论了纬向环流在通量输运发电机模式中的重要作用。由Babcock-Leighton过程在表面产生的极向场是平流极向，而在对流区底部产生的环向场是平流赤道向。纬向环流的波动（相干时间约为30- 40年）有助于解释太阳活动周期中许多方面的不规则性。最后，我们讨论了发电机产生的磁场的洛伦兹力如何引起大尺度流随太阳活动周期的周期性变化。
2020-08-21 astro-ph.SR
Generating buoyant magnetic flux ropes in solar-like convective dynamos
我们的太阳表现出强烈的对流发电机作用，导致磁通量束通过恒星表面出现的磁点。全球尺度的发电机作用被认为通过对流、旋转和剪切的相互作用在太阳内部深处产生大尺度的磁结构。这些大规模的磁结构的一部分被认为会穿过对流层上升，形成磁环，然后穿透光球层成为太阳黑子对。以前的全球模拟旋转球壳中的3D MHD对流已经证明了大规模的磁环可以在对流区的大部分产生的机制。我们最近的模拟已经实现了足够高的湍流水平，允许这些花圈的部分成为磁浮力和上升通过模拟的对流层通过磁浮力和对流巨细胞平流的组合。这些浮力磁环是在对流层的大部分中产生的，因为磁环核心中的强洛伦兹力反馈抑制了小规模的对流运动，允许将局部磁能放大到局部动能的100倍以上。虽然磁环主要是由轴对称极向磁场的轴对称旋转剪切（$Ω$效应）产生的，但在开始上升之前，磁环被放大到其峰值场强。这进一步扩展和增强了一个新的范例，产生紧急磁通量束，我们称之为顺磁性使能磁浮力。
2014-01-08 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Nonlinear interaction between dynamo-generated magnetic fields, mean flows and internal gravity waves in stellar stably-stratified layers: From 3D to 1D
Laboratoire de Physique de l’Ecole normale superieure ENS Universite PSL CNRS Sorbonne Universite Universite de Paris（巴黎高等师范学院物理实验室）；Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) Northwestern University（西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心）；Laboratoire d’Instrumentation et de Recherche en Astrophysique (LIRA) Observatoire de Paris Université PSL Sorbonne Université Université Paris Cité CY Cergy Paris Université CNRS（巴黎天文台天体物理仪器与研究实验室）；Université Paris-Saclay CNRS Institut d’astrophysique spatiale（巴黎萨克雷大学空间天体物理研究所）；Departament d’Astronomia i Astrofisica Universitat de Valencia（瓦伦西亚大学天文学与天体物理学系）；Institut Universitaire de France (IUF)（法国高等研究院）
研究恒星稳定分层层中发电机场、均流和内部重力波的非线性相互作用，提出基于1D平均场模型的动态建模方法，揭示磁场对旋转剪切层振荡的影响。
2026-02-02 astro-ph.SR physics.flu-dyn
Transition from multipolar to dipolar dynamos in stratified systems
对冷恒星表面磁场的观测揭示了其结构的巨大差异。虽然现在有一个共识，这些领域是通过发电机过程中发生的对流区，物理机制驱动这样的各种领域的拓扑结构仍有争议。本文讨论了可能的起源偶极子和多极主导的形态使用三维数值模拟的分层系统中的流体运动的磁反馈是显着的。我们的主要结果是，偶极的解决方案被发现在Rossby数高达0.4强分层模拟，以前的工作表明，只有多极场应该存在。我们认为，这些模拟是让人想起的离群星观察到的Rossby数大于0.1，其大规模的磁场是由他们的轴对称极向分量。正如在以前的Boussinesq计算中所建议的，惯性力相对于洛伦兹力的相对重要性再次控制了偶极到多极的转变。或者，我们发现，动能与磁能的比率可以同样很好地捕捉场形态的转变。我们测试的能力，这个新的代理预测的磁性形态的几个M-矮星的内部结构相匹配，我们的模拟和均匀的磁场表征是可用的。最后，在我们的模拟中获得的差分旋转的幅度进行比较，在文献中报道的M-矮星的实际测量。在我们的模拟中，我们发现了一个明确的反太阳差异旋转和偶极场的出现之间的关系。
2022-09-23 astro-ph.SR
Westward hotspot offset explained by subcritical dynamo action in an ultra-hot Jupiter atmosphere
本文首次对约2400 K的超热木星大气进行磁流体动力学模拟，发现亚临界发电机过程触发层流平均流破裂并导致零或西向热斑偏移，为解释观测到的热斑偏移多样性提供了新机制。
2024-07-17 astro-ph.EP astro-ph.SR
Understanding the behavior of the Sun's large scale magnetic field and its relation with the meridional flow
在这篇论文中，进行了各种研究，导致更好地了解11年的太阳活动周期和它的理论模型与通量输送发电机模型。虽然这主要是一个理论论文，有一个部分处理的观测数据的分析。分析了来自各个天文台的各种太阳活动代理，包括Kodaikanal天文台的太阳黑子面积记录，以研究太阳活动周期的不规则方面，并分析了衰减率与下一个周期振幅之间的相关性。理论分析首先解释了磁浮力在磁通输运发电机模型中的处理方法，以及不同处理方法的优缺点。结果发现，在衰减阶段的太阳周期的一些不规则的属性只能很好地解释使用一个特定的处理的磁浮力。其次，根据最近的日震学结果，研究了具有不同空间结构的纬向流发电机的行为。考虑到洛伦兹力对纬向流的反作用，建立了一个理论模型，解释了观测到的纬向流随太阳活动周的变化。最后给出了用三维FTD模型计算的结果。这个3D模型的开发，以处理Babcock-Leighton机制和磁浮力比以前的2D模型更现实，可以捕捉到一些重要的影响与俯冲的磁场在极地地区，这是错过了2D表面通量传输模型。该三维模型进一步用于研究由于湍流非轴对称速度场的磁场的演化，并将结果与通过使用简单的湍流扩散系数获得的结果进行比较。
2018-04-25 astro-ph.SR physics.plasm-ph
On the Lorentz Force and Torque of Solar Photospheric Emerging Magnetic Fields
由太阳发电机产生和增强的磁通量进入太阳大气层，形成包括太阳黑子在内的活动区（AR）。现有的磁通量出现理论认为，磁通量可以通过对流区上升，但被困在光球，而它的进一步上升到大气诉诸帕克浮力不稳定性。为了触发这种不稳定性，光球层中的洛伦兹力需要和气压梯度一样大，才能抵抗重力支撑额外的质量。这自然会导致一个强烈的非力自由光球，这确实是显示在典型的理想化数值模拟通量管浮力从下面的光球到日冕。在这里，我们进行了统计研究的范围内的归一化洛伦兹力和扭矩的新兴光球磁场与一个相当大的样本SDO/HMI矢量磁图。我们发现光球场的平均洛伦兹力和力矩都很小，因此非常接近于无力状态，这与理论以及理想化的通量出现模拟不一致。此外，力和扭矩的小范围似乎不受新兴AR的大小，出现率或场的非潜力的影响。这一结果提出了一个重要的限制未来发展的理论和模拟磁通出现。
2020-05-21 astro-ph.SR physics.space-ph
Vortex-magnetic competition and regime transitions in antiparallel flux tubes
Max Planck Institute for Solar System Research（马克斯·普朗克太阳系研究所）；Universidad de Cádiz（加的斯大学）
研究揭示了反向磁通管中涡旋与磁性竞争的三种相变机制，揭示了惯性-洛伦兹平衡对MHD湍流能量传输和结构形成的作用。
2025-09-22 astro-ph.SR physics.flu-dyn physics.plasm-ph
Small-scale Dynamo in Cool Stars: I. Changes in stratification and near-surface convection for main-sequence spectral types
本研究利用MURaM代码模拟F3V到M0V型冷主序星的近表面对流，首次探究小尺度发电机（SSD）对恒星分层与对流的影响，发现SSD产生的磁场能量占比随有效温度升高而增大，且对F型星的对流速度与热力学分层影响最显著。
2023-07-20 astro-ph.SR
On the Origin of Solar Torsional Oscillations and Extended Solar Cycle
我们提出了一个太阳内部动力学和发电机的非线性平均场模型，它再现了观测到的太阳全球磁场的周期变化，以及差异旋转和纬向环流。使用这个模型，我们解释，为第一次，延长22年的太阳扭振模式，观察传播的纬向变化的角速度从高纬度到赤道的时间等于完整的发电机周期。在文献中，这种效应通常被归因于所谓的“延长的太阳周期”。与普遍接受的观点一致，我们的模型表明，扭转振荡可以由作用于湍流角动量输运的磁场效应和大尺度洛伦兹力的组合驱动。我们发现，22年的模式的扭转振荡，可以从一个重叠的后续磁周期和磁淬火的对流热输送的综合效果。后者的影响，在太阳黑子形成区的纬向环流的周期性变化的结果，与日震学的结果。纬向环流的变化与其他驱动因素的扭转振荡保持其迁移到赤道在22年的磁周期，导致观察到的扩展模式的扭转振荡。
2019-11-20 astro-ph.SR
The mean tilt of sunspot bipolar regions: theory, simulations and comparison with observations
本文提出了一个太阳黑子双极区平均倾角理论（前黑子和后黑子连线与太阳赤道的夹角）。平均倾斜的形成机制与科氏力对超颗粒对流和大尺度纬向环流中尺度运动的影响有关。科里奥利力和洛伦兹力（磁张力）之间的平衡决定了大尺度磁场对低纬度太阳黑子双极区平均倾斜的额外贡献。太阳差异自转的纬度依赖性影响的平均倾斜，这可以解释偏离乔伊定律的太阳黑子双极区在高纬度地区。基于非线性平均场发电机理论，考虑到总磁螺旋度守恒和沃尔夫数密度演化的预算方程，所获得的理论结果和进行的数值模拟，是一致的观测数据的平均倾斜的太阳黑子双极区在个别太阳活动周15 - 24。
2020-04-16 astro-ph.SR physics.plasm-ph
Shear-driven magnetic buoyancy in the solar tachocline: Dependence of the mean electromotive force on diffusivity and latitude
本研究通过局部笛卡尔模型数值模拟，证明在旋转流体中增加 Prandtl 数可增强贯穿层剪切驱动的磁浮力不稳定性，从而产生更强的平均电动势，且该效应受纬度影响微弱，是太阳发电机极向场再生的可行机制。
2024-10-10 astro-ph.SR
The magnetic field strength of a methane dwarf measured from its radio spectral cutoff
ASTRON, The Netherlands Institute for Radio Astronomy（荷兰射电天文研究所）；Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡普坦天文研究所）；Anton Pannekoek Institute for Astronomy, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学安东·潘内库克天文研究所）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
研究通过对甲烷矮星双星的射电观测，利用其射电频谱截止测量磁场强度。结果发现基于能量平衡的标度律预测过高，基于洛伦兹 - 科里奥利力平衡的标度律与之相符，强调多频率监测对确定场产生标度律的重要性。
2026-07-23 astro-ph.EP astro-ph.SR
Effects of magnetic and kinetic helicities on the growth of magnetic fields in laminar and turbulent flows by helical-Fourier decomposition
我们提出了一个不可压缩的均匀导电流体的螺旋傅立叶表示的数值和分析研究。我们分析研究小规模和大规模的发电机性能，以及逆级联的磁螺旋，在最一般的最小子集的相互作用速度和磁场上的一个封闭的傅立叶三和弦。我们主要集中在磁场增长的动力学和磁螺旋之间的三个相互作用的波数的分布的函数的依赖性。通过结合直接数值模拟的全磁流体动力学方程的螺旋傅立叶分解，我们在数值上证实，在运动发电机制度的系统开发了一个大规模的磁螺旋相反的符号相比，小规模的动力螺旋，一种三元组由三元组$α$ -效果在傅立叶空间。关于小尺度扰动，我们从理论上预测和数值上证实，最大的不稳定性是实现了相同的螺旋度的流的磁性组件，在协议的拉伸-扭曲-折叠机制。反之亦然，在存在的洛伦兹反馈的速度，我们发现，逆级联的磁螺旋度大多是本地的，如果磁和动力学螺旋度有相反的符号，而它是更非本地和更激烈的，如果他们有相同的符号，如预测的分析方法。我们的分析和数值计算结果进一步证明了螺旋傅立叶分解的潜力，以阐明在充分发展的湍流和层流中的磁和动力学螺旋纠缠动力学。
2017-03-01 astro-ph.EP astro-ph.SR nlin.CD
Large-scale magnetic flux concentrations from turbulent stresses
在这项研究中，我们提供了第一个数值演示的平均洛伦兹力和由此形成的大规模磁结构的湍流的影响。使用三维直接数值模拟（DNS）的强制湍流，我们表明，强加的平均磁场导致的湍流磁流体压力和张力的减少。通过确定将湍流雷诺应力和麦克斯韦应力之和与平均磁场的麦克斯韦应力相关联的相关函数来量化这种现象。使用这样一个参数化，我们通过二维和三维的平均场数值模拟，等熵密度分层层变得不稳定的存在下，一个统一的施加磁场。这种大尺度的不稳定性导致了环状磁结构的形成，这些环状磁结构集中在分层层的顶部。在三维空间中，这些结构类似于太阳中双极磁区的外观。DNS和平均场数值模拟的结果与理论预测吻合得很好。我们讨论我们的模型的背景下，分布式太阳发电机的活动区域和太阳黑子可能是相当浅的现象。
2009-10-12 astro-ph.SR
The Direct Effect of Toroidal Magnetic Fields on Stellar Oscillations: An Analytical Expression for the General Matrix Element
太阳能发电机在哪里，它的工作方式是什么？这些在太阳物理学中仍然是悬而未决的问题。日震学和星震学可以帮助我们通过全球振荡来研究太阳和恒星的内部结构。太阳和恒星声学模的性质随着磁活动水平的变化而变化。然而，到目前为止，利用地震测量对地下磁场的推断非常有限。本文的目的是发展一种计算大尺度环形磁场对太阳和恒星全局振荡本征函数和本征频率的影响的形式。如果在平衡态的运动方程中加上洛伦兹力，恒星的本征模就可以耦合。在准简并微扰理论中，这种耦合，也称为直接效应，可以用一般矩阵元来量化。本文给出了地下带状环形磁场位形叠加时的矩阵元解析表达式。矩阵元对于摄动太阳和恒星本征函数以及频率摄动的正演计算是很重要的。本文的结果将有助于确定太阳和恒星大尺度次表面磁场的几何结构、强度及其在活动周期中的变化。
2017-09-07 astro-ph.SR
Asymmetric Distribution of the Solar Photospheric Magnetic Field Values
了解太阳磁场的特征对于解释太阳活动和太阳发电机是必不可少的。在这项研究中，我们调查的不对称分布的太阳光球磁场值，利用天气图构建从星载高分辨率磁图。结果表明，洛伦兹函数比高斯函数更能描述天气图中磁场的分布，它反映了磁场由强到弱的衰减过程。在几种情况下计算的不对称值，结果一般显示两个周期相关的太阳B $_0$角的变化和太阳周期，分别。我们认为，小尺度磁场、太阳轴的倾斜、磁通量的产生和演化以及极场是导致不对称值特征的主要原因。利用不对称值的翻转，进一步确定了第23和24太阳周的极场反转时间。具体来说，对于第24周，我们断言两个半球的极性在同一时间-在2014年3月发生逆转;对于第23周，S半球的逆转时间是2001年3月，而N半球的确定受到缺失数据的阻碍。
2021-07-08 astro-ph.SR
Magnetic field evolution in simulations with Euler potentials
使用二维和三维磁流体模拟的范围内的不同的流量，包括层流和湍流的，它表明，解决方案表示的领域在欧拉势（EP）一般是不正确的，如果EP演变与人工扩散项。在三维空间中，标准的方法使用的磁矢势被发现允许发电机行动时，EP给衰减的解决方案。在施加场的情况下，EP方法在小尺度下产生过多的功率。这种效应在动态情况下更加夸张，表明来自洛伦兹力的反馈不切实际地减少。EP方法同意标准方法，只有在早期的时候，磁扩散率没有时间采取行动。它表明，即使是一个小的人工磁扩散率EP的使用不收敛到一个适当的解决方案的磁流体湍流。这种不一致的根源与磁螺旋度或磁场的三维性无关，而仅仅是由于这样一个事实，即依赖于相同坐标的用EP表示的磁场的非线性表示与感应方程中的线性扩散算子不相容。
2009-09-15 astro-ph.CO astro-ph.SR
Magnetic Coupling in the Quiet Solar Atmosphere
在安静的太阳大气中的三种磁耦合的突出和讨论，所有的根本连接到洛伦兹力。第一，太阳表层的对流和过冲流体与磁场的耦合。在这里，等离子体运动提供了主导力，它塑造了磁场并驱动了表面发电机。对水平磁场的认识进展进行了总结和讨论。二是声波与磁场的耦合，特别是波的转换和折射现象。描述了大气中的波传播时间的测量如何能够提供关于波转换区的地形的信息，即，阿尔文和声速相等的表面。在安静区域，这个表面将一个高动态的磁场与其周围和上方的快速移动的磁声波和冲击从其下方的高β等离子体的更缓慢的演变场中分离出来。第三，磁场也耦合到辐射场，这导致辐射通量沟道和辐射场的各向异性增加。它示出了如何光斑可以理解在这种效果。本文首先根据日之出空间天文台的新结果介绍了宁静太阳的磁场，并简要回顾了利用汉勒效应测量湍流磁场的情况。
2009-04-13 astro-ph.SR
