太阳差速层的一种发电机约束方案及其对辐射扩散区自转减慢的影响

在太阳对流区的底部，一个被称为差速层的狭窄剪切层将上方强烈的纬度差速自转与下方辐射区的近刚性自转分隔开来。观测到的差速层极薄是一个长期存在的动力学难题，因为由于向内侵蚀的经向环流（也称为“辐射扩散”），差速层本应已显著扩散。我们最近提出了第一对全球模拟，揭示了一个统计稳态的差速层，它被来自发电机的大尺度非轴对称模式的麦克斯韦应力约束，以抵抗辐射扩散。这些模式通过一种新颖的磁趋肤效应穿透进入并穿过差速层。在本文所呈现的工作中，我们在一系列模拟中系统地研究了这种“发电机约束方案”如何对抗辐射扩散，同时使控制参数趋向于真实的太阳状态。我们发现，随着辐射区的稳定分层逐渐增强，发电机周期变长，磁场因趋肤效应而穿透得更深，并且差速层变得更加受限。此外，这些结果对太阳的自转减慢具有有趣的影响。在我们所有的辐射扩散模拟中，差速层区域因向内侵蚀的环流而自转减慢。在差速层之下，麦克斯韦应力将这种自转减慢传递得更远，从而使更深的辐射区刚化。因此，我们推测，除了约束差速层之外，发电机可能提供了一条将自转减慢从近表面层传递到深层内部的途径。