在对流区主体中运行的 Babcock-Leighton 型太阳发电机
太阳与恒星天体物理
2022-05-11 v1
摘要
在大多数 Babcock-Leighton（BL）型太阳发电机模型中，环向磁场被假定在差旋层（tachocline）中产生，其中极向场由黑子群的浮现及随后的扩散产生。然而，全对流恒星的磁活动与全球恒星对流的 MHD 模拟近来对差旋层在环向场产生中的重要性提出了严重质疑。在本研究中，我们旨在开发一种新的 BL 型发电机模型，其中发电机主要在对流区主体内运行。我们的二维模型包含类太阳差旋、单圈经向流、近表面径向泵送、强湍流扩散、BL 型极向源，以及磁场对其源的非线性回反应并采用垂直外边界条件。该模型导致极向场的简单偶极构型，其以纬度分量为主导，并在对流区主体内被纬度剪切缠绕以产生环向通量。结果，差旋层在模型中起可忽略的作用。该模型重现了太阳周期的基本特性，包括（a）约 11 年周期与 18 年延长周期；（b）反对称环向场从高纬度开始的赤道向传播；（c）与观测一致的极区场演化。我们的模型为理解太阳周期从经典通量输运发电机转变的范式转移提供了可能。
引用
@article{arxiv.2204.14077,
title = {A Babcock-Leighton-type Solar Dynamo Operating in the Bulk of the Convection Zone},
author = {Zebin Zhang and Jie Jiang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.14077},
year = {2022}
}
备注
17 pages, 10 figures, accepted for publication in ApJ