太阳忧鸟带的磁力约束

我们研究了太阳忧鸟带及相关磁流体力学不稳定性的物理机制。我们进行了对太阳辐射内核的三维磁流体力学模拟，检验化石磁场是否能够防止忧鸟带的扩散。以纯水状磁场和意图由对流层在辐射层顶部施加的纬向剪切为初始条件，我们利用在大规模并行超级计算机上运行的谱域代码ASH，研究磁场、旋转和剪切之间的相互作用。在我们所探索的全部情况下，化石磁场向外扩散并最终与对流层相连，其差分旋转随后在辐射内核中北纬40度以上的区域被铭刻下来，根据费拉罗的等旋转律，旋转在低纬度区域保持均匀，该区域被闭合磁场线所包含。我们发现，纵向流无法阻止差分旋转的向内推进。进一步地，我们观察到非轴对称的磁流体力学不稳定性的发展，首先由于化石磁场的初始水状配置，随后由于通过差分旋转对水状磁场产生的环形磁场。我们未在辐射内核中发现如此的 dynamo 作用，因为平均水状磁场未得到再生。然而，不稳定性在整个演化过程中都持续存在，同时随着平均水状磁场的衰减而缓慢衰减。根据我们的数值模拟，化石磁场无法防止忧鸟带在辐射区的扩散，因而也无法在辐射区维持均匀旋转。太阳该层的薄薄程度也不能作为内部化石磁场存在的证据。