分层介质中磁通量集中的自发形成

近期在直接数值模拟（DNS）中发现的负有效磁压不稳定性可能在太阳和恒星黑子及活动区的形成中起着关键作用。这种不稳定性由湍流对有效平均洛伦兹力（湍流与非湍流贡献之和）的负贡献引起，并导致从初始均匀磁场中形成大尺度非均匀磁结构。先前在稳定分层、外部驱动、等温、大等离子体β条件下的磁流体湍流DNS中对这种不稳定性的研究，现已扩展到更大尺度分离比的区域，其中计算域内的湍流涡旋数量约为30个。即使不进行任何空间平均，也能观察到强烈的大尺度磁结构的自发形成。这些结构包含了许多湍流涡旋。不稳定性的特征时间与湍流扩散时间 L^2/eta_t 相当，其中 eta_t 是湍流扩散系数，L 是域的特征尺度。DNS被用来证实，对于低于均分场的磁场强度，有效磁压确实变为负值。有效磁压对场强的依赖性由拟合参数表征，这些参数在较大的磁雷诺数下似乎显示出收敛性。