Глобально-локальное солнечное динамо единый механизм? A. В. Гетлинг НИИЯФ МГУ, Москва Р. Д. Симитев, Ф. Х. Буссе Университет г. Байройта, Германия Глобально-локальное солнечное динамо единый механизм? A. В. Гетлинг НИИЯФ МГУ, Москва Р. Д. Симитев, Ф. Х. Буссе Университет г. Байройта, Германия

Важнейшая черта солнечного динамо взаимодействие глобальных и локальных магнитных полей Электродинамика средних полей Электродинамика средних полей локальные поля не рассматриваются локальные поля не рассматриваются Возможная альтернатива Возможная альтернатива «детерминистское» динамо с ясно «детерминистское» динамо с ясно выраженными структурными элементами выраженными структурными элементами в течении и магнитном поле в течении и магнитном поле

Кинематическая модель ячеечного динамо (ячейка = тороидальный вихрь): А.В. Гетлинг, Б.А. Тверской Геомагн. и аэрон. 11, 211, 389 (1971)

Тороидальный вихрь « элементарный кирпичик» глобального динамо

Конвективный механизм усиления и структурирования магнитного поля

Метод исследования: численное моделирование ячеечной МГД-конвекции во вращающейся сферической оболочке

Постановка задачи: Сферическая оболочка, заполненная жидкостью Сферическая оболочка, заполненная жидкостью Свободные электроизолирующие границы с идеальной теплопроводностью Свободные электроизолирующие границы с идеальной теплопроводностью Нагрев через внутреннюю границу и/или равномерно распределенными источниками тепла Нагрев через внутреннюю границу и/или равномерно распределенными источниками тепла Приближение Буссинеска Приближение Буссинеска Температурная зависимость плотности может содержать малый квадратичный член Температурная зависимость плотности может содержать малый квадратичный член

Геометрия задачи

Использованный псевдоспектральный алгоритм: F.H. Busse, E. Grote, and A. Tilgner, Stud. Geophys. Geod. 42, 211 (1998)

Статический температурный профиль

Физические параметры задачи

Случаи нагрева внутренними источниками тепла Геометрический параметр: η = 0.6 Физические параметры: τ = 10, P = 1, P m =30 или 200, R i = 3000, R e = 6000 Вычислительный параметр: m = 5

Статические профили температуры и ее градиента

Вариант с P m =30

Радиальная скорость на поверхности r = r i d t = 98.73

Азимутальная скорость и меридиональные линии тока t = 98.73

Радиальное магнитное поле на поверхности r = r o d t = 98.73t =

Радиальное магнитное поле на поверхности r = r o

Изменение полоидальных компонент H 1 0 и H 2 0 на поверхности r = r o d

Изменение полной магнитной энергии

Изменение энергии дипольного поля axisymm. pol. axisymm. tor. asymm. pol. asymm. tor.

Аналогичный вариант с P m = 200

Радиальная скорость на поверхности r = r i d t = t = 120.8

Радиальное магнитное поле на поверхности r = r o t = t = 130.4

Изменение полоидальных компонент H 1 0 и H 2 0 на поверхности r = r o d

Случай нагрева через внутреннюю границу и линейной зависимости ρ(Θ) Геометрический параметр: η = 0.8 Физические параметры: τ = 0.1, P = 1, P m = 5, R i = 0, R e = 5000 Вычислительный параметр: m = 2

Статические профили температуры и ее градиента

Радиальная скорость на поверхности r = r i d t = t = 39.46

Радиальное магнитное поле на поверхности r = r o t = 39.9 t = 38.8

Изменение полоидальных компонент H 1 0 и H 2 0 на поверхности r = r o d

Выводы Локальные магнитные поля биполярные конфигурации Локальные магнитные поля биполярные конфигурации Разрушаясь, они переходят в фоновые поля Разрушаясь, они переходят в фоновые поля В полярных областях наблюдается вытеснение «старых» полей «новыми» В полярных областях наблюдается вытеснение «старых» полей «новыми» Наблюдаются изменения знака дипольной компоненты глобального поля Наблюдаются изменения знака дипольной компоненты глобального поля Энергия магнитного поля перемежаемость Энергия магнитного поля перемежаемость

Спасибо за внимание