太阳内部磁场的约束及其对锂燃烧的影响
太阳与恒星天体物理
2011-02-21 v2
摘要
能够解释太阳辐射包层观测到的均匀自转的最简单内部磁场 B_i 是一个由深层环向场稳定的轴向偶极场。只有当该磁场被限制在极冠区域时，才能解释均匀自转。必须阻止该磁场向上扩散到高纬度对流区，对流区的较慢自转必须与辐射内部保持解耦。本文描述了相关磁流体动力学方程的新解析和数值解，表明这种约束和解耦可以通过在较差自转层（tachocline）底部的一个层流“磁约束层”在动力学上实现。使用微观扩散率的实际值，极地上方微弱的层流下沉流 U~10^{-5} cm/s 就足以迫使 B_i 随高度呈指数衰减，约束层的厚度仅为几兆米（megameter）。极地较差自转层中的下沉流既由日震观测结合基本动力学所暗示，也由关于“陀螺泵浦”的理论论证所支持，该效应在无 B_i 的情况下会将较差自转向下传播。我们的约束层解是首个在自洽数学模型中考虑所有相关物理效应的解。这些效应包括磁扩散、斜压性、稳定分层（热分层和成分分层）、科里奥利效应以及热弛豫。我们讨论了每个极地的约束层如何融入太阳较差自转层的整体动力学图景。反过来，该图景为早期太阳和太阳锂耗竭提供了新的见解。
引用
@article{arxiv.1005.5481,
title = {Confinement of the Sun's interior magnetic field, with implications for lithium burning},
author = {Toby S. Wood and Michael E. McIntyre},
journal= {arXiv preprint arXiv:1005.5481},
year = {2011}
}
备注
This paper has been withdrawn by the authors. Initially submitted to ApJ, now combined with JFM publication