恒星辐射区中内波与剪切诱导湍流的耦合：临界层
太阳与恒星天体物理
2015-06-15 v1 大气与海洋物理
流体动力学
摘要
内重力波（以下简称 IGWs）因其在角动量传输中的作用，被认为是解释太阳及类太阳主序星和演化恒星中角速度剖面的候选机制之一。本文关注临界层，这是恒星物理学中探索较少的过程，定义为给定波的局部相对频率趋于流体旋转频率零值的位置（即对应共转共振）。IGW 在稳定分层的辐射区传播，并通过辐射阻尼、粘性阻尼和临界层这两个过程提取或沉积角动量。我们的目标是获得后者效应的完整图景。首先，我们展示了绝热和非绝热情况下临界层附近 IGW 传播方程的数学解。随后，利用处理角动量长期传输的动力学恒星演化代码，我们将这些结果应用于类太阳恒星的情形。分析揭示了取决于临界层处 Richardson 数值的两种情况：一种是稳定情况，IGW 在穿过临界层时被衰减；另一种是不稳定湍流情况，此时它们可被临界层反射/透射，且系数大于 1。这种过反射/透射可能对我们关于恒星内部角动量传输的认识产生重大影响。本文强调了定义 IGW 与临界层相互作用的两种机制的存在。一个应用实例展示了第一种机制的效果，表明波的阻尼增强。此外，这项工作为恒星内部 IGW 与剪切不稳定性之间的耦合开辟了新的途径。
引用
@article{arxiv.1303.1715,
title = {The coupling between internal waves and shear-induced turbulence in stellar radiation zones: the critical layer},
author = {Lucie Alvan and Stephane Mathis and Thibaut Decressin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1303.1715},
year = {2015}
}
备注
17 pages, 8 figures