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自洽全球模拟揭示日食角层的动力学约束机制

太阳与恒星天体物理 2025-07-14 v1

摘要

日食角层是太阳内部辐射层与对流层之间的薄型边界层,具有剪切特性,预期在22年太阳动力循环中起核心作用。其观测到的薄厰性长期是谜题,因此类剪切应倾向于发生辐射扩散。辐射扩散指的是由于辐射热扩散的缓和效应,黄道循环和角速度向稳定流体中渗透的过程。因此,需一种约束机制以保持角层的薄厰。先前工作中,我们通过全球动力学模拟实现了统计平稳的受约束角层,约束机制源于来自动力学生成的非轴对称径向磁场的麦克斯韦应力。然而,所选参数使得角层受黏性扩散约束而非辐射扩散。本文表明,先前确定的动力学约束机制在更贴近日食的辐射扩散参数 regime 下仍然成功。在具体而言,一种非轴对称、准周期性动力学在对流层和超声层中发展,穿透进入辐射层,创造出一种麦克斯韦应力以维持角层在多个磁力循环中受约束。据我们了解,这是首个在适用于太阳的参数 regime 下,进行全自洽角层受约束渲染的数值模拟。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.08256,
  title  = {Dynamo Confinement of a Radiatively Spreading Solar Tachocline Revealed by Self-consistent Global Simulations},
  author = {Loren I. Matilsky and Lydia Korre and Nicholas H. Brummell},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.08256},
  year   = {2025}
}

备注

7 pages, 4 figures, submitted to ApJL