Електрична провідність і магнітна проникність магнітогідродинамічної турбулентної плазми Сонця
1Криводубський, ВН 1Астрономічна обсерваторія Київського національного університету імені Тараса Шевченка, Київ, Україна |
Kinemat. fiz. nebesnyh tel (Online) 2024, 40(3):53-70 |
Мова: українська |
Анотація: У рамках класичної магнітогідродинаміки магнітні поля на Сонці через високу індуктивність, зумовлену великими розмірами полів і високою газокінетичною електропровідністю плазми, характеризуються теоретично розрахованими величезними часовими інтервалами їхньої омічної дисипації. Це перебуває у вражаючому протиріччі зі спостереженими швидкими змінами структури сонячного магнетизму. Для розв’язання цього протиріччя набуває актуальності пошук нових методів дослідження замагніченої плазми. Залучення до розгляду турбулентних рухів у плазмі завершилося створенням макроскопічної МГД, в рамках якої має місце суттєве зменшення електропровідності і магнітної проникності, що зумовлює зменшення розрахованого часу реконструкції глобальних магнітних полів. Мета цього дослідження — розрахувати коефіцієнти турбулентної електропровідності і турбулентної магнітної проникності сонячної плазми і проаналізувати зміни просторово-часової еволюції глобального магнетизму Сонця при врахуванні цих турбулентних параметрів. Дослідження провадились у рамках макроскопічної магнітогідродинаміки, яка вивчає поведінку глобальних електромагнітних і гідродинамічних полів у турбулентній плазмі. У результаті досліджень для моделей фотосфери і сонячної конвективної зони (СКЗ) обчислено розподіл вздовж сонячного радіуса коефіцієнтів кінематичної (ν), магнітної (νm) і турбулентної (Т) в’язкостей, гідродинамічного і магнітного чисел Рейнольдса (Re і Rm), газокінетичної (σ) і турбулентної (σT) електропровідностей та турбулентної магнітної проникності μT. Теоретично розраховані параметри мають значення: ν = 0.2...10 см2/с, νm = 6*108... 8*102 см2/с, νТ = 1011...1013 см2/с, Re = 5*1011...5*1013, Rm = 104...1010, σ = = 1011... 4*1016 СГС, σT = 109...4 *1011 СГС, μT = 10–2...4*10–5. Актуально, що μT << μ, а σT << 1. Розрахована нами турбулентна магнітна дифузія DT = c2/4πσTμT виявилася на 4...9 порядків величини вищою за коефіцієнт магнітної в’язкості νm = c2/4πσ, відповідальний за омічну дисипацію магнітних полів. У результаті з’являється можливість теоретично пояснити спостережену швидку перебудову магнетизму на Сонці. Виявлені нами радіальна неоднорідність турбулентної в’язкості σT і умова σT << 1 свідчать про сильний макроскопічний діамагнетизм сонячної плазми. У нижній частині СКЗ він виконує роль «негативної магнітної плавучості», чим сприяє формуванню біля дна СКЗ магнітного шару стаціонарного тороїдального магнітного поля BS ~ 3000... 4000 Гс. |
Ключові слова: електрична провідність, магнітні поля, магнітна активність Сонця, магнітна проникність, макроскопічна МГД, турбулентність, турбулентний діамагнетизм |