3D simulations of rising magnetic flux tubes in a compressible rotating interior: The effect of magnetic tension
3D simulations of rising magnetic flux tubes in a compressible rotating interior: The effect of magnetic tension
复制标题
可压缩旋转内部磁通量管上升的 3D 模拟：磁张力的影响
DOI：
10.1051/0004-6361/201629989
复制
发表时间：
2017
影响因子：
6.5
通讯作者：
Strassmeier
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Fournier;Ziegler;Strassmeier
太阳周期的长期变化对理论模型来说是一个具有挑战性的约束。考虑非瞬时上升通量管的平均场巴布科克-莱顿发电机已被证明在其磁周期中表现出长期的变化性。然而，一个关系，参数化的上升时间的非轴对称磁通管的恒星parameters.AimsWe的目标是找到一个通用的参数化的上升时间的磁通管的类solar-like stars.MethodsBy考虑磁张力的影响，上升的非轴对称磁通管，我们预测的存在一个控制参数称为Γα1α2。该参数是作用在磁通量管上的旋转效应和磁效应（浮力和张力）之间的平衡的量度。我们进行了两个系列的数值实验（一个是轴对称上升，一个是非轴对称上升），并证明了Γα1α 2确实控制着磁通管的上升时间.结果我们发现上升时间遵循Γα1α 2的幂律，其指数依赖于磁通环的方位波数.结论可压缩性不影响磁通管的上升，而非轴对称性影响.在非轴对称上升的情况下，张力改变了作用在磁通量管上的力平衡。我们确定了预测磁通管上升时间所需的三个独立参数，即恒星自转速率、磁通管的磁通密度及其方位波数。我们把这些结合成一个单一的关系，适用于任何类太阳星星。我们建议使用这种广义关系来约束Babcock-Leighton发电机模型中磁通管的上升时间。
ContextLong-term variability in solar cycles represents a challenging constraint for theoretical models. Mean-field Babcock-Leighton dynamos that consider non-instantaneous rising flux tubes have been shown to exhibit long-term variability in their magnetic cycle. However a relation that parameterizes the rise-time of non-axisymmetric magnetic flux tubes in terms of stellar parameters is still missing.AimsWe aim to find a general parameterization of the rise-time of magnetic flux tubes for solar-like stars.MethodsBy considering the influence of magnetic tension on the rise of non-axisymmetric flux tubes, we predict the existence of a control parameter referred as Γα1α2. This parameter is a measure of the balance between rotational effects and magnetic effects (buoyancy and tension) acting on the magnetic flux tube. We carry out two series of numerical experiments (one for axisymmetric rise and one for non-axisymmetric rise) and demonstrate that Γα1α2indeed controls the rise-time of magnetic flux tubes.ResultsWe find that the rise-time follows a power law of Γα1α2with an exponent that depends on the azimuthal wavenumber of the magnetic flux loop.ConclusionsCompressibility does not impact the rise of magnetic flux tubes, while non-axisymmetry does. In the case of non-axisymmetric rise, the tension force modifies the force balance acting on the magnetic flux tube. We identified the three independent parameters required to predict the rise-time of magnetic flux tubes, that is, the stellar rotation rate, the magnetic flux density of the flux tube, and its azimuthal wavenumber. We combined these into one single relation that is valid for any solar-like star. We suggest using this generalized relation to constrain the rise-time of magnetic flux tubes in Babcock-Leighton dynamo models.
登录
查看更多内容
Babcock-Leighton 通量输运发电机模型中浮力引起的时间延迟
影响因子：
6.5
作者：
Jouve L
通讯作者：
Jouve L
DOI：
--
发表时间：
2000
期刊：
影响因子：
--
作者：
J. Wissink;D. Hughes;P. Matthews;M. Proctor
通讯作者：
M. Proctor
DOI：
--
发表时间：
1983
期刊：
影响因子：
--
作者：
P. K. Browning;E. Priest
通讯作者：
E. Priest
影响因子：
4.9
作者：
Fan, Y.
通讯作者：
Fan, Y.
DOI：
--
发表时间：
1989
期刊：
影响因子：
--
作者：
D. Chou;G. Fisher
通讯作者：
G. Fisher