МОДЕЛИРОВАНИЕ ВРЕМЕННЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ СРЕДНИХ ЗНАЧЕНИЙ СКОРОСТИ И МАГНИТНОГО ПОЛЯ В КОНВЕКТИВНОЙ ЗОНЕ ЗВЕЗДЫ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Качественные оценки, касающиеся динамики конвективной зоны звезды (К33) как целого, полезны как в условиях нехватки детальной наблюдательной информации о звезде, так и в качестве предварительного шага перед построением более сложной модели, требующей трудоемких вычислений. В работе представлена качественная модель, описывающая эволюцию средних значений квадратов скорости и магнитного поля в конвективной зоне звезды, похожей на Солнце. Исследована устойчивость возможных равновесных значений средних квадратов скорости и магнитного поля, получены решения уравнений модели при различных величинах плавучести и соотношениях времен конвекции вещества и магнитного поля. Показано, что возможны сценарии, при которых: 1) магнитное поле усиливается, имея сколь угодно малое начальное значение; 2) магнитное поле исчезает, будучи изначально конечным; 3) поведение скорости и магнитного поля вблизи стационарных значений и вдали от них может существенно различаться. Усиление/ослабление среднеквадратичного магнитного поля не зависит от начальных условий и определяется только параметрами К33. Параметры конвективной зоны Солнца соответствуют пограничному случаю между 1 и 2, и их малые изменения могут приводить к различным сценариям.

Об авторах

Р. А. Кислов

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: kr-rk@bk.ru
Москва, Троицк, Россия

С. В. Старченко

Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова РАН (ИЗМИРАН)

Email: sstarchenko@mail.ru
Москва, Троицк, Россия

Список литературы

  1. Вандакуров Ю.В. Конвекция на Солнце и 11-летний цикл. Ленинград: Наука, 1976, 156 с.
  2. Гетлинг А.В. Конвективный механизм формирования фотосферных магнитных полей // Астрономический вестник. Т. 78. № 7. С. 661–668. 2001.
  3. Гетлинг А.В. Конвективная зона Солнца. Большая Российская Энциклопедия, 2022. https://bigenc.ru/c/konvektivnaia-zona-solntsa-261i37
  4. Засов А.В., Постнов К.А. Общая астрофизика. Фрязино: Век 2, 2006, 496 с.
  5. Кислов Р.А., Старченко С.В. Эволюция суммарной магнитной и кинетической энергии в конвективной зоне звезды. Сборник трудов XXVIII всероссийской конференции “Солнечная и солнечно-земная физика”, Россия, Санкт-Петербург, 2024, стр. 161–164. https://doi.org/10.31725/0552-5829-2024-161-164
  6. Криводубский В.Н. Письма в астрономический журнал. Т. 13. С. 803–810. 1987. (англ. версия: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1987SvAL...13..338K/abstract)
  7. Кузнецов В.Д., Сыроватский С.И. Плавучесть магнитных полей и 11-летний цикл солнечной активности // Астрономический журнал. Т. 56. С. 1263–1271. 1979. (англ. версия: https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1979SvA....23..715K/abstract)
  8. Пикельнер С.Б. Конвекция. Физика космоса. Маленькая энциклопедия. Под ред. Р.А. Сюняева. М.: Советская энциклопедия, 1986. 786 с.
  9. Романко В.К. Курс дифференциальных уравнений и вариационного исчисления. 2 изд. М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. 344 с.
  10. Braginsky S.I., Roberts P.H. Equations governing convection in the Earth’s core and the geodynamo // Geoph. Astroph. Fluid Dyn. V. 79. P. 1–97. 1995.
  11. Chizaru M., Carbonneau P., Smolarkiewicz P.K. Magnetic cycles in global large-eddy simulations of solar convection // Astrophys. J. Lett. V. 715. P. L133-137. 2010. https://doi.org/10.1088/2041-8205/715/2/L133
  12. Christensen U., Aubert J., Hulot G. Conditions for Earth-like geodynamo models // Earth Planet. Sci. Lett. V. 296. P. 487–496. 2010.
  13. Elliott J.R., Smolarkiewicz P.K. Eddy resolving simulations of turbulent solar convection // Int. J. Numer. Meth. Fluids. 2002. V. 39. P. 855–864. https://doi.org/10.1002/fld.333
  14. Getling A.V., Kosovichev A.G. Spatial scales and time variation of solar subsurface convection // Astrophys. J. 2022. V. 937. No. 41. P. 12. https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac8870
  15. Glatzmaier G.A., Roberts P.H. A three-dimensional convective dynamo solution with rotating and finitely conducting inner core and mantle // Phys. Earth Planet. Int. V. 91. No. 1–3. P. 63–75. 1995.
  16. Goldreich P., Keeley D.A. Solar seismology. II. The stochastic excitation of the solar p-modes by turbulent convection // Astrophys. J. V. 212. P. 243–252. 1977.
  17. Guenther D.B., Demarque P., Kim Y.-C., Pinsonneault M.H. Standard solar model // Astrophys. J. V. 387. P. 372–393. 1992. https://doi.org/10.1086/171090
  18. Maiewski E., Malova H., Popov V., et al. Migrating dynamo waves and consequences for stellar current sheets // Solar Physics. V. 297. No. 150. P. 27. 2022. https://doi.org/10.1007/s11207-022-02085-3
  19. Shebalin J.V. Magnetohydrodynamic turbulence in a spherical shell: Galerkin models, boundary conditions, and the dynamo problem // Fluids. V. 10. No. 2. P. 24. 2025. https://doi.org/10.3390/fluids10020024
  20. Spruit H.C. A model of the solar convection zone // Solar Physics. V. 34. No. 2. P. 277–290. 1974. https://doi.org/10.1007/BF00153665
  21. Starchenko S.V. Analytic scaling laws in planetary dynamo models // Geoph. Astroph. Fluid Dyn. V. 113. No. 1–2. P. 71–79. 2019. https://doi.org/10.1080/03091929.2018.1551531
  22. Starchenko S.V. Simple Model of the Evolution of Magnetic and Kinetic Energy of the Geodynamo // Geomagnetism and Aeronomy. V. 64. No. 6. P. 890–896. 2024. https://doi.org/10.1134/S0016793224600759
  23. Unno W., Ribes E. On magnetic buoyancy in the convection zone // Astrophys. J. V. 208. P. 222–223. 1976. https://doi.org/10.1086/154597

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).