预测不稳定性驱动湍流导致的恒星较差自转减速

B. Tripathi; A. J. Barker; A. E. Fraser; P. W. Terry; E. G. Zweibel

预测不稳定性驱动湍流导致的恒星较差自转减速

太阳与恒星天体物理 2024-03-13 v1 地球与行星天体物理流体动力学

作者: B. Tripathi , A. J. Barker , A. E. Fraser , P. W. Terry , E. G. Zweibel

摘要

较差自转的恒星和行星内部由于湍流而传输角动量，其速率长期以来难以可靠预测。我们利用统计闭合近似，发展了一种自洽的饱和理论，用于描述由恒星赤道处具有径向较差自转的轴对称 Goldreich--Schubert--Fricke (GSF) 不稳定性驱动的流体动力学湍流。当快速热扩散消除了浮力力的稳定效应，且稳定熵梯度占主导地位超过失稳角动量梯度时，就会出现这种不稳定性。我们的湍流闭合模型调用了一对线性不稳定本征模与一个具有纬向射流的近零频率粘性阻尼本征模之间的主导三波耦合。我们推导了动量和热的湍流传输率，并以解析形式给出。这些不含可调模型参数的公式经过了直接数值模拟的检验，对比结果显示吻合良好。它们改进了先前包含自由参数的准线性或“寄生饱和”模型。鉴于模型的对应关系，我们还将该理论扩展到特定区域中由轴对称双扩散不稳定性驱动的湍流的热和成分传输。

关键词

较差自转湍流 GSF 不稳定性角动量传输饱和理论数值模拟

引用

@article{arxiv.2403.07395,
  title  = {Predicting the Slowing of Stellar Differential Rotation by Instability-Driven Turbulence},
  author = {B. Tripathi and A. J. Barker and A. E. Fraser and P. W. Terry and E. G. Zweibel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2403.07395},
  year   = {2024}
}

备注

Accepted for publication in ApJ

预测不稳定性驱动湍流导致的恒星较差自转减速

摘要

关键词

引用

备注

相关论文