强分层对流中大尺度发电机的转动依赖性:成因何在?
太阳与恒星天体物理
2022-06-15 v1
摘要
在具有对流湍流的刚性转动磁流体力学(MHD)系统中,当自转速率足够大时可激发被归类为 α² 型的大尺度发电机。本文通过结合 MHD 对流直接数值模拟(DNS)的平均场(MF)发电机模型,探究 α² 型发电机的转动依赖性与成因。着眼于太阳/恒星发电机的应用,我们采用强分层的多方大气作为对流大气模型。我们的 DNS 模型表明,当 Ro ≲ 0.1 时激发 α² 型发电机,其中 Ro 是以体平均平均对流速度定义的罗斯比数。由相应的 MF 模型,我们证明 α² 型发电机的转动依赖性主要源于湍流磁扩散率大小的变化。随着自转速率增大,湍流磁扩散减弱,而 α 效应在对流区内基本不变,从而为大型发电机的激发提供了临界点。本文还从湍流电动势转动依赖性的视角讨论了冷星可观测恒星磁活动的 Ro 依赖性。总体而言,我们的结果表明,为更好把握恒星发电机活动及其 Ro 依赖性,应量化对流速度如何随恒星自转速率变化,同时考虑旋转淬灭及磁场对对流湍流的洛伦兹力反馈。
引用
@article{arxiv.2206.06566,
title = {Rotational Dependence of Large-scale Dynamo in Strongly-stratified Convection: What Causes It?},
author = {Youhei Masada and Takayoshi Sano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.06566},
year = {2022}
}
备注
13 pages, 8 figures submitted to ApJ