Гидродинамика Солнца Лекция 8

Происхождение глобальных солнечных магнитных полей

Изображение Солнца в белом свете

Магнитограмма – карта лучевой компоненты поля

Цикличность солнечной активности

11-летний цикл: «бабочки» Маундера Площади пятен в процентах от площади широтных поясов Годы

11-летний цикл Миграция зоны пятнообразования к экватору Миграция слабых и диффузных «фоновых» магнитных полей к полюсам Обращения поля в полярных шапках в периоды максимумов числа пятен Магнитные поля демонстрируют 11-летнюю периодичность

11-летний цикл: «бабочки» Маундера (Maunders butterfly diagram)

Некоторые даты Первые наблюдения пятен – начало XVII в., Галилей (Galilei) Открытие цикла пятнообразовательной деятельности – 1843, Швабе (Schwabe) Гипотеза об индукции, связанной с движением проводящей среды, как причине возникновения солнечных магнитных полей – 1919, Лармор (Larmor) Теорема Каулинга (Cowling) об «антидинамо» – 1934 Открытие магнитной природы пятен и цикла солнечной активности – первые десятилетия XX в., Хейл (Hale)

Явления, которые должны описываться моделью солнечного динамо Циклическая смена полярностей (закон Хейла) Закон Шпёрера и диаграмма бабочек: Пятна – в широтных зонах шириной 30 Зоны пятнообразования приближаются к экватору в ходе цикла; пик на ± 15 Формирование локальных магнитных полей

Тороидальная и полоидальная составляющие соленоидального векторного поля

Уравнение индукции

Уравнение индукции для осесимметричных полей

Теорема Каулинга (the Cowling theorem): геометрия задачи

Теорема Каулинга: условия стационарности магнитного поля На линии H = 0:

Теорема Каулинга: случай ненулевых азимутальных компонент (перенос силовых линий азимутального поля) влияют на поведение одной лишь азимутальной компоненты H: и затухание Н p 0

Теорема Зельдовича для плоского движения несжимаемой жидкости

Теорема Каулинга: обобщение на нестационарный случай – С.И. Брагинский, 1964

Теорема Каулинга (+ Зельдовича + Брагинского): Поддержание незатухающего осесимметричного или трансляционно-симметричного магнитного поля невозможно

Пример динамо с осемметричным течением

Уравнения динамо с неоднородным вращением

Взаимодействие циклонического вихря с тороидальным полем

Полоидальное поле в модели Бэбкока Лейтона

Формирование тороидального поля в модели Бэбкока Лейтона

Регенерация полоидального поля в модели Бэбкока Лейтона (+ в предыдущем цикле) (– в предыдущем цикле)

Регенерация полоидального поля в модели Бэбкока Лейтона

Динамика магнитного поля в модели Бэбкока Лейтона

Литература Т. Каулинг. Магнитная гидродинамика. М: ИЛ, С.Б. Пикельнер. Основы космической электродинамики, 2-е изд. М.: Физматлит, Е. Паркер. Космические магнитные поля, в 2 ч. М.: Мир, 1982.