太阳内部成功与失败的磁通管浮现

我们报告了从光球层以下18 Mm处浮现的圆柱形弱扭转磁通管的三维磁流体动力学（MHD）模拟。我们进行了参数研究，通过改变初始磁场强度（$B_0$）、半径（$R$）、扭转（$\alpha$）和磁通管浮现部分的长度（$\lambda$），来研究这些参数如何影响磁场从对流区到光球层的传输。我们表明，光球层浮现的效率（即光球层磁场与$B_0$相比有多强）不仅取决于$B_0$，还取决于浮现场的形态和扭转。我们表明，诸如$B_0$和磁通量等参数不能单独决定磁通管是否会浮现到太阳表面。例如，高$B_0$（弱$B_0$）场可能失败（成功）在光球层浮现，取决于它们的几何性质。我们还表明，对于具有相同$B_0$但不同几何性质的磁通管，光球层磁场强度可能变化很大。此外，在某些情况下，我们发现了标度律，即磁场强度与局部密度成$B\propto \rho^\kappa$关系，其中在对流区深处$\kappa \approx 1$，而在光球层附近$\kappa < 1$。两个值之间的转变大约发生在局部压力尺度（$H_p$）变得与磁通管直径相当（$H_p\approx2R$）时。我们推导出这些标度律出现的方式和时间的表达式，并将其与数值模拟进行比较。