太阳及恒星对流区中的经向环流

我们展示了一系列使用非弹性球谐函数 (ASH) 代码进行的类太阳对流三维非线性模拟，旨在隔离驱动和塑造恒星对流区内经向环流的过程。这些模拟的构建涵盖了从类太阳差速旋转（赤道快/两极慢）到“反太阳”差速旋转（赤道慢/两极快）的转变。当对流受到旋转约束时产生的类太阳差速旋转状态，其特征是对流雷诺应力与反太阳区域截然不同，而在反太阳区域中对流仅微弱地感受到科里奥利力。我们发现，对流雷诺应力进行的角动量输运在建立这些模拟中的经向流剖面方面起着核心作用。我们发现，在强和弱旋转约束区域中，经向环流剖面从单胞到多胞的转变与对流雷诺应力的变化有关，这是陀螺泵浦效应的清晰演示。不同区域之间的纬度热变化也有所不同，类太阳区域中的变化倾向于抑制单胞经向环流，而反太阳状态中建立的冷极和暖赤道则倾向于促进单胞环流。尽管在反太阳区域中对流角动量输运在中纬度处变为径向向内，但主要是经向环流负责建立快速旋转的两极。最后，我们讨论了这些结果与太阳的关系，并提出太阳可能位于快速旋转和慢速旋转区域之间的过渡地带。