中文

从反太阳式到类太阳式较差自转的转捩:对普朗特数的依赖

太阳与恒星天体物理 2023-01-18 v1

摘要

(删节)背景:太阳等晚型恒星因湍流对流与自转的相互作用而较差自转。目的:本研究旨在探究热普朗特数对从反太阳式(赤道慢、两极快)到类太阳式(赤道快、两极慢)较差自转转捩的影响。方法:采用半全局球楔几何中的三维流体动力学与磁流体动力学模拟来建模类太阳恒星的对流区。结果:整体对流速度振幅随普朗特数减小而增大,与早先研究一致。从反太阳式到类太阳式较差自转的转捩对普朗特数小于 1 时不敏感,但当普朗特数大于 1 时,类太阳式较差自转显著更难激发。磁场与具更高流体和磁雷诺数的更湍流状态有助于在近转捩情形中实现类太阳式较差自转。类太阳式较差自转仅出现在赤道处角动量径向向外输运的情形中。赤道附近此类向外输运的主导贡献来自前进传播的热 Rossby 波。结论:在当前研究参数区间内,较差自转仅对大普朗特数敏感。磁场对较差自转影响更大,尽管推断存在的小尺度发电机并未在本研究中导致截然不同之结果。模拟中热 Rossby 波占主导令人困惑,因太阳中未探测到。当前模拟被表明与当前主流的较差自转平均场理论不相容。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.00302,
  title  = {Transition from anti-solar to solar-like differential rotation: Dependence on Prandtl number},
  author = {Petri J. Käpylä},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.00302},
  year   = {2023}
}

备注

11 pages, 8 figures, submitted to Astron. Astrophys