通过全局模拟探索太阳发电机周期中的双稳态
太阳与恒星天体物理
2020-04-06 v2
摘要
太阳磁性的标志是太阳黑子周期,在此期间太阳黑子每 11 年规律地反转其极性指向。然而,也已识别出若干更复杂的随时间变化行为。特别是,与活动经度和半球不对称性相关的 temporal modulations,即太阳黑子出现在某些太阳经度或优先出现在某一半球。迄今为止,这种不对称的时间行为与 underlying 太阳发电机之间的直接联系仍难以捉摸。在本工作中,我们给出全局三维磁流体动力学(MHD)模拟的结果,其首次同时展现出令人联想到太阳黑子周期的行为(规律的极性反转和内部磁场的赤道向迁移)以及我们在模拟中解释为活动经度和半球不对称的、不对称的、不规则的行为。因此这些模拟是双稳态的,因为湍流对流可在不同时间稳定地支持两种截然不同的磁性形态,既可叠加共存,也可从一种状态平滑过渡到另一种。我们在太阳与日球层观测台(SOHO)和太阳动力学天文台(SDO)对太阳表面磁场的大量观测以及早先的太阳黑子数和synoptic maps观测背景下讨论这一新的发电机模型家族。我们提出,太阳发电机本身可能在本质上就是双稳态的,在磁场中表现出两类时间行为。
引用
@article{arxiv.1912.08158,
title = {Exploring Bistability in the Cycles of the Solar Dynamo through Global Simulations},
author = {Loren Matilsky and Juri Toomre},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.08158},
year = {2020}
}
备注
18 pages, 18 figures, accepted for publication in the Astrophysical Journal