从类太阳到反太阳式较差自转：一种几何解释

太阳对流区作较差自转，其赤道区域比极区自转更快。这种形式的较差自转也在许多其他低质量恒星中观测到，被认为是在 Coriolis 效应强于对流浮升力驱动相关效应时产生。当浮力占主导时，会产生所谓的反太阳式较差自转状态，其特征是极区快速自转而赤道缓慢。已表明这两种状态之间的转变发生在两力强度大致相等时，或等价地，当系统的对流 Rossby 数为 1 时。此处我们考虑该转变的另一种观点，将这一现象与对流结构和对流区深度联系起来。利用一系列三维旋转对流区模拟，我们证明类太阳/反太阳转变发生在旋转对流特有的柱状对流结构直径大致等于壳层深度时。当特征对流波长超过壳层深度的两倍时，我们发现维持向赤道 Reynolds 应力所需的相干对流结构丧失，从而产生反太阳状态。最后我们给出一个力平衡分析，将该转变的几何解释与先前研究中确定的对流 Rossby 数判据联系起来。