模拟太阳黑子中半影精细结构与大尺度流驱动机制

我们详细分析了近期辐射磁流体动力学模拟中发现的半影结构。在tau=1附近，模拟产生了与观测推断的互锁梳状结构一致的半影精细结构。沿近乎水平的磁场伸展存在超过8 km/s的快速外流；在半影外部一半，我们看到相反极性的磁通，表明磁通返回至表面下方。半影亮度的主体由尺度短于典型半影纤维长度的小尺度翻转运动维持。由此产生的tau=1处的垂直均方根速度约为宁静太阳中发现的一半。太阳黑子半影中的径向外流有两个分量。在最上层几百公里内，快速外流主要由洛伦兹力的水平分量驱动，该分量局限于tau=1下方的狭窄边界层内，而水平压力梯度的贡献由于各向异性而相对于米粒组织减小。由此产生的埃弗谢德流在tau=1附近达到峰值速度，并随高度迅速下降。存在于更深层的外流主要源于围绕太阳黑子的对流细胞的首选环状排列。这些流的振幅达到对流均方根速度的约50%，且与深度基本无关。对外流的偏好源于洛伦兹力和压力驱动的共同作用。虽然埃弗谢德流在速度振幅上占主导，但大部分质量通量存在于更深层，并且可能与大规模护城河流有关。