湍流发电机不同模式间的滞后现象

太阳发电机的非线性平均场模型显示出长期变率, 这可能与从长期放射性碳数据推断出的不同活动状态有关。本文旨在通过直接数值模拟探究 Kitchatinov 与 Olemskoy (2010) 近期平均场模型所预言的发电机滞后现象。我们在一个具有螺旋力驱动湍流的剪切盒中对大尺度发电机进行三维模拟。作为初始条件, 我们或者取一个弱的随机磁场, 或者从先前模拟的一个快照开始。在接近大尺度发电机起始的某个参数范围内, 发现两个准稳态共存。模拟根据初始条件收敛到这些状态之一。当在连续运行中使分数螺旋度或磁 Prandtl 数增加到超过发电机起始的临界值时, 场强跳变到一个有限值。然而, 当分数螺旋度或磁 Prandtl 数随后再次降低时, 场强保持在类似的值 (强场分支), 甚至低于原始的起始点。我们还观察到在接近大尺度发电机作用刚好可能发生的点附近, 存在离开强场分支的间歇性衰减阶段。先前在平均场模型中看到的发电机滞后现象因此被三维模拟所重现。讨论了其与太阳活动不同模式 (如极大极小期) 的可能关系。