弱磁化、轴向对称、分层流体的局部扩散稳定性分析

我们研究了在弱磁场、有限电导率、粘性和热导率存在下的、沿轴向扰动的、分层、轴向对称旋转流体的局部稳定性。这是对Goldreich-Schubert-Fricke (GSF)双扩散分析的一种推广，适用于磁化和电导率有限的三扩散情形。我们得到的五阶色散方程包含一种新型分支，描述磁化的多扩散模式。我们推导了在无粘性和理想导体（双扩散）极限下的轴向稳定性必要条件。在每种情况下，旋转轴必须保持恒定，角速度随到旋转轴距离的变化必须为正，否则将导致不稳定。因此，在两种双扩散极限下，刚性旋转（固体旋转）在边缘情况下满足我们的稳定性准则。弱磁场的作用是至关重要的，以上结论才能得出。三扩散情形更为复杂，其稳定性准则难以简明表述。我们的数值分析证实了我们的解析双扩散准则，但也表明，如果三个看似较弱的扩散过程中的第三个被加入，可能显著稳定本来不稳定的双扩散情形。我们对太阳上层辐射区的数值应用表明，若存在中等或强大的径向角速度梯度，该区域将受到不稳定的多扩散模式的影响。