由螺旋通量和剪切缓解的灾难性 α 耗尽

提出一种新型模拟设置用于研究均场发电机作用。该模型将局部笛卡尔几何的计算优势与能够包含类似太阳微分旋转低纬度剪切轮廓的能力相结合。我们证明在二维均场模型中，该几何产生具有循环解的解，产生向赤道外方位传播的发电机波——如预期的正 α 效应在北半球中所表现的那样。在三维中引入以螺旋强迫函数驱动的湍流时，在有限施加的扭流磁场存在下，α 效应被自洽地生成。结果表明，由于域外当前螺旋通量的有限通量，α 耗尽看起来是非灾难性的——至少在中等磁 Reynolds 数情况下是如此。然而对于更大的磁 Reynolds 数，仍有证据表明趋势出现反转，α 可能随磁 Reynolds 数增加而降低。使用闭合边界的控制实验确认在缺乏当前螺旋通量但保留剪切的情况下，α 耗尽始终是灾难性的，α 随磁 Reynolds 数成反比例下降。对于太阳参数，我们的结果表明当前螺旋通量约为 0.001 G^2/s。这对应于在北半球以及整个 11 年太阳周期内整合后的磁螺旋通量约为 10^46 Mx^2。