通过模拟与观测研究太阳表面的交叉螺旋度

受迫磁流体动力学 (MHD) 湍流的准线性平均场理论得出的结果表明，观测到的交叉螺旋度 $\langle \mathbf{u} \cdot \mathbf{b} \rangle$ 可直接给出宁静太阳的磁涡旋扩散率 $\eta_{T}$。为了模拟太阳表面的交叉螺旋度，我们使用非线性 MHD 代码 NIRVANA 模拟了存在垂直大尺度磁场情况下的磁对流。计算得出的非常稳健的结果是，$\langle u_z b_z \rangle \simeq 2 \langle \mathbf{u} \cdot \mathbf{b} \rangle$，且该关系独立于所施加的磁场振幅。交叉螺旋度的相关系数约为 10%。同样稳健的发现是，磁扰动的均方根值仅比平均场振幅大五倍。对于等温声速为 6.6 km/s 的情况，特征螺旋度速度 $u_{\eta}$（定义为涡旋扩散率与密度标高之比）在弱场下被证明为 1 km/s。该值与从 HINODE 卫星和瑞典 1 米太阳望远镜 (SST) 数据获得的经验结果吻合良好，这些数据提供了交叉螺旋度分量 $\langle u_z b_z \rangle$。因此，模拟和观测均得出 $\eta_{T} \simeq 10^{12} \mathrm{cm}^2/\mathrm{s}$ 的数值，这是宁静太阳表面的特征值。