快速太阳 tachocline 的动力学：I. 偶极场

太阳 tachocline 起源的一种可能情景，称为“快速 tachocline”，假设湍流扩散系数大于 eta>10^9 cm^2/s。在这种情况下，动力学将由涡旋生成的振荡磁场在相对较短的尺度上支配。本文首次提出针对快速太阳 tachocline 的详细数值模型，所有磁场分量均显式计算，假设轴对称且扩散系数 eta 和黏性系数 nu 为常数。我们发现，足够强的在 tachocline-对流层边界上具有偶极纬度依赖性的振荡纵向场能够约束 tachocline。探索由黏性在 log(nu)=9-11 范围内、磁普朗特数在 Prm=0.1-10 范围内以及纬向流速度在 -3 到 +3 cm/s 范围内定义的三维参数空间，我们还发现约束 tachocline 厚度所需的约束场强 B_conf 随黏性 nu、磁普朗特数 nu/eta 以及向赤道的纬向流速度而增大。尽管如此，结果得到的 B_conf 值仍相当合理，范围为 10^3-10^4 G，适用于本文所考察的所有参数参数组合。tachocline 的厚度在时间和纬度上都表现出显著的依赖性。与地震约束的比较表明，本模型的最佳一致性是在本文所考察的最高 nu 和 Prm 值处实现的。