Кинематическое динамо

Кинематическое динамо
Магнитный α-эффект и вихревая диффузия не могут считаться основными механизмами генерации многомасштабных полей.

Рассмотрена кинематическая генерация пространственно-периодическим течением электропроводной жидкости магнитных мод вида произведения трехмерного поля, имеющего такую же периодичность, на гармонику Фурье с произвольным постоянным волновым вектором q. Проведены расчеты магнитных мод с максимальным по q инкрементом роста γ для модельного течения общего вида (в таких течениях присутствует магнитный α-эффект) и для центрально-симметричного модельного течения (в таких течениях α-эффект отсутствует, но в модельном течении присутствует отрицательная магнитная вихревая диффузия). Показано, что магнитные моды с максимальным по q инкрементом роста γ характеризуются слабым разделением пространственных масштабов, поэтому указанные эффекты не могут считаться основными механизмами их генерации.

Изоповерхности плотности кинетической энергии модельного течения общего вида на уровне 50% от максимальной плотности. Изображен один куб периодичности течения.

а) б)

Максимальный по q инкремент роста магнитных мод γ (вертикальная ось) (а) для модельного течения общего вида и волновой вектор q (вертикальная ось) (б), для которого достигается maxqγ, как функции молекулярной магнитной диффузии η (горизонтальная ось). Точки показывают вычисленные величины maxqγ (а). Сплошная линия: |q|, штриховые: qn, длина штриха увеличивается с индексом n (б).

Изоповерхности инкремента γ в пространстве волновых векторов q для модельного течения общего вида для молекулярной магнитной диффузии η=0.1 на уровнях 25%, 50%, 75% и 90% от maxqγ.

Изоповерхности плотности кинетической энергии центрально-симметричного модельного течения на уровне 60% от максимальной плотности. Изображен один куб периодичности течения.

а) б)

Максимальный по q инкремент роста магнитных мод g (вертикальная ось) (а) для центрально-симметричного модельного течения и волновой вектор q (вертикальная ось) (б), для которого достигается maxqγ, как функции молекулярной магнитной диффузии h (горизонтальная ось). Точки показывают вычисленные величины maxqγ (а). Локальные максимумы γ достигаются при q=0 (правая ветвь, пунктир, нейтральные моды), q=(0,1/2,0) (средняя ветвь, штриховая линия), для левой ветви (сплошная линия) соответствующие q изображены на графиках (б): сплошная линия: |q|, штриховые: qn, длина штриха увеличивается с индексом n (б).

Изоповерхности инкремента роста γ магнитных мод в пространстве волновых векторов q для центрально-симметричного модельного течения общего вида для молекулярной магнитной диффузии η=0.1 на уровнях 25%, 50%, 75% и 90% от maxqγ.

Публикации:
В.А. Желиговский, Р.А. Чертовских. О кинематической генерации магнитных мод блоховского типа. Физика Земли, №1, 2020.