关于太阳日常层自洽湍流动力学模型的努力

P. Garaud; D. O. Gough; L. I. Matilsky

关于太阳日常层自洽湍流动力学模型的努力

太阳与恒星天体物理 2025-01-15 v1

作者: P. Garaud , D. O. Gough , L. I. Matilsky

摘要

太阳日常层位于强磁力学对流层与均匀旋转的辐射内层之间，是一层内部边界。Spiegel 和 Zahn (1992) 提出了第一个湍流动力学模型，称其为 SZ92，认为日常层本质上处于热力学-风平衡、角动量平衡和热平衡的稳态中。在他们的模型中，角动量输运假设主要由强各向异性湍流主导，主要为水平方向，这是由于辐射内层强稳定分层所致。相比之下，热力学输运假设主要由向下的扩散式热通量主导，这是由于日常层的薄薄所致。在本文中，我们表明这些假设与 Chini 等人 (2022) 和 Shah 等人 (2024) 近期提出的分层湍流模型不一致，该模型已由 Garaud 等人 (2024) 通过数值验证。我们随后提出一种简单自洽的 SZ92 模型替代方案，即角动量输运和热输运均由水平湍流扩散主导。日常层的厚度在新模型中按 $\Omega_\odot / N_m$ 比例，其中 $\Omega_\odot$ 为太阳的平均角速度， $N_m$ 为日常层区域的波浪频率。我们讨论了模型的其他特性，表明其具有若干令人满意的特征，但未能解决 SZ92 模型的其他已知问题。

关键词

太阳日常层湍流动力学模型角动量输运热输运分层湍流

引用

@article{arxiv.2501.07709,
  title  = {Towards a self-consistent hydrodynamical model of the solar tachocline},
  author = {P. Garaud and D. O. Gough and L. I. Matilsky},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2501.07709},
  year   = {2025}
}

备注

Submitted to ApJ

关于太阳日常层自洽湍流动力学模型的努力

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关键词

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