Диффузия и Меридиональная циркуляция

Основными агентами, участвующими в переносе магнитного потока являются диффузия и меридиональная циркуляция. В зависимости от того, кто из них преобладает, говорят, что динамо работает в том или ином режиме. Перед тем как перейти к раскрытию понятия преобладания, остановимся на каждом механизме в отдельности.

Пусть, мы находимся в минимуме цикла, а это значит, что на солнечной поверхности преобладает поля полоидального типа, только что образовавшиеся посредством альфа-эффекта. Как известно, полоидальные поля служат источником тороидальных, а, следовательно, они должны быть доставлены в более глубокие слои конвективной зоны. Именно в этом процессе переноса поля и играют свои не единственные роли диффузия и меридиональная циркуляция. Время, за которое поля проникают внутрь Солнца на глубину L, благодаря диффузии η, оценивается как:

Время переноса магнитного потока с помощью меридиональной циркуляции обратно пропорционально скорости самой циркуляции. С другой стороны, чем больше время переноса поля, тем больше полей уничтожаются диффузией.

В работе [6], приводятся результаты различно параметризованных задач кинематического динамо. Ниже на рисунке 19 представлено типичное поведение кинематического динамо при различных значениях диффузии и скорости меридиональной циркуляции.

 

Рис. 19. Зависимость мощности циклов от коэффициента диффузии и скорости меридиональной циркуляции [6].

 

 

Из графиков явствует наличие точки максимума активности. Это означает, что поведение динамо по разные стороны от этого максимума принципиально различается. Если мы зафиксируем диффузию и будем изменять скорость меридиональной циркуляции, то сначала мощность цикла будет возрастать, затем падать. Фаза роста связана с тем, что при большей скорости меридиональной циркуляции быстрей происходит переполюсовка и начинается новый цикл, а, следовательно, у диффузии меньше времени разрушить поля. Этот режим динамо называется – «диффузно-доминирующим динамо» (diffusion-dominated dynamo) или динамо с сильной диффузией. Напротив, по правую сторону от максимума, с увеличением скорости циркуляции мощность цикла растет. Это связано с тем, что при малых диффузиях поля разрушаются незначительно, но чем меньше времени, тем слабее будут вновь созданные поля, ведь генерация поля пропорциональна времени самой генерации. Этот режим динамо называется «адвективно-доминирующем динамо» (advection-dominated dynamo) или динамо со слабой диффузией. График для фиксированной скорости циркуляции демонстрируют тот же самый процесс. Для того чтобы провести более четкую грань между разными режимами динамо достаточно построить точки соответствующие максимумам пятенной активности в осях диффузий и скорости меридионального течения (Рис. 20).

 

Рис. 20. Различие моделей динамо по типу переноса: за счет диффузии (нижняя область) и за счет циркуляции (верхняя) [6]

 

Исходя из статистики период-амплитуда, работа солнечного динамо происходит преимущественно в режиме сильной диффузии. А именно, чем больше период цикла (меньше скорость меридиональной циркуляции), тем слабее последующий цикл. Соответственно, чем больше период цикла, тем больше времени для разрушения полей, а значит, следующий цикл будет слабее. Это соответствует диффузно-доминирующему режиму динамо. Именно этому режиму динамо в последнее время отдается предпочтение различными авторами [6,7].

Звезда по имени Солнце

Звезда по имени СолнцеВы узнаете из чего состоит наша Звезда. Какие феномены наблюдаются на ней, какие тайны хранит Солнце и многое другое...

читать

Солнечное Динамо

Солнечное ДинамоУзнайте почему Солнце проявляет свою активность! Виною этому Солнечное Динамо что сидит внутри Солнца. Именно благодаря солнечному динамо...

читать

Солнечная Активность

Солнечная Активность Солнечная Активность уже не первый век занимает умы ученых... но что же это такое? В чем она проявляется и что она сулит нам? Опасна ли для человечества СА или нет?

читать