由非轴对称发电机实现对太阳差旋层的约束

我们近期展示了首个实现由发电机生成磁场约束差旋层（tachocline）的太阳内部三维数值模拟。在本后续研究中，我们分析了在耦合辐射区（RZ）与对流区（CZ）系统中，随着磁场强度变化（通过调节磁普朗特数控制）的约束程度。我们广泛发现三种解 regime，分别对应弱、中、强发电机磁场强度。在弱场 regime 中，大尺度磁场大多为轴对称且具规则、周期性的极性反转（令人联想到观测到的太阳周期），但未能形成受约束的差旋层。在强场 regime 中，大尺度场大多为非轴对称且具不规则、准周期极性反转，并形成了受约束的差旋层。在中等场 regime 中，大尺度场在较长时间间隔内类似强场发电机，但间歇性减弱以允许差旋式强微分旋转的暂时 epoch。在所有 regime 中，RZ 中极向场强度的幅度均可极好地由趋肤深度论证解释：其中产生趋肤深度（在中场与强场情形）的振荡场是相对于 RZ 旋转的非轴对称场结构。这些新模拟重申了太阳发电机约束差旋层（所谓快速磁约束情景）的可能性，但提出了一种新图景：相对于 RZ 旋转的非轴对称场分量起主要作用，而非与 22 年周期相关的规则反转轴对称场。