Две стадии формирования магнитных филаментов в конвективной зоне Солнца

Представлен краткий обзор аналитических и численных исследований процесса формирования магнитных филаментов в конвективной зоне Солнца. В этом процессе выделяются две стадии формирования и развития магнитных филаментов. Первая стадия может быть описана в рамках кинематического приближения для уравнения магнитной гидродинамики, поскольку средняя кинетическая энергия конвективного движения превосходит среднюю энергию магнитного поля. Более того, характерное магнитное число Рейнольдса порядка 106. Поэтому на начальном этапе формирования магнитных филаментов магнитное поле можно считать вмороженным. Выясняется, что на этой стадии магнитные филаменты начинают формироваться на границах конвективных ячеек в гиперболических областях течения. Эти области представляют собой своеобразные аттракторы для магнитного поля. При этом на свободной границе конвективной зоны вблизи границы между конвективными ячейками магнитное поле имеет преимущественно нормальную компоненту по отношению к границе. С ростом магнитного поля нарушается его вмороженность в филаменте и наступает насыщение за счёт конечной проводимости. Важно отметить, что рост магнитного поля и его насыщение в филаменте на этой стадии могут быть получены из анализа поведения магнитного поля на свободной границе, которую согласно наблюдениям можно считать плоской. При этом процесс формирования магнитных филаментов не зависит от внутренней структуры конвективных ячеек и определяется поведением конвективного течения вдоль свободной поверхности. На следующей стадии при достаточно большой величине магнитного поля в филаменте градиент давления магнитного поля начинает препятствовать конвективному течению, что приводит к смещению гиперболических областей навстречу конвективному течению вдоль свободной поверхности. За счёт этого поперечный размер филамента растёт до тех пор, когда плотность кинетической энергии и плотность энергии магнитного поля становятся сравнимыми друг с другом.