Кіріспе

Жұлдыздың магнит өрісін тудыратын физикалық процесс – Күн динамосы Күннің магнит өрісін тудыратын физикалық процесс болып табылады. Ол динамо теориясының бір түрімен түсіндіріледі. Күннің ішкі қабаттарында табиғи түрде пайда болатын электр генераторы Ампер, Фарадей және Ом заңдарына, сондай-ақ сұйық динамикасы заңдарына сәйкес электр тогы мен магнит өрісін жасайды, бұл заңдар магнитогидродинамика заңдарын құрайды. Күн динамосының толыққанды механизмі әлі белгісіз және қазіргі зерттеулердің нысаны болып табылады.

Механизм

Динамо кинетикалық энергияны электрмагниттік энергияға түрлендіреді. Қиылысу немесе турбуленттілік сияқты күрделі қозғалысы бар электр өткізгіш сұйықтық, Ленц заңы арқылы магнит өрісін уақытша күшейте алады: магнит өрісіне қатысты сұйықтықтың қозғалысы бастапқы өрісті бұрмалайтын сұйықтықтағы электр тогын тудырады. Егер сұйықтықтың қозғалысы жеткілікті күрделі болса, ол өзінің магнит өрісін сақтай алады, мұнда ағынмен жүзеге асырылатын сұйықтықтың күшеюі негізінен диффузиялық немесе омикалық ыдырауға теңестіріледі. Мұндай жүйелер өзін-өзі сақтайтын динамо деп аталады. Күн – конвективтік қозғалыс пен Күн ішіндегі дифференциалдық айналымды электрмагниттік энергияға түрлендіретін өзін-өзі сақтайтын динамо. Қазіргі уақытта тахоклиннің геометриясы мен ені күн динамосының модельдерінде маңызды рөл атқарады деп есептеледі, себебі ол әлсіз полюстік өрісті бұрап, күшті тороидалды өріс құрайды. Алайда, жақында суық жұлдыздар мен қоңыр ергежейлілердің радиобайқаулары көрсеткендей, оларда сәулеленуші ядро болмаса, тек конвекциялық аймақ ғана болады, бірақ олар тахоклиннің болмауына қарамастан, үлкен масштабтағы, күнге ұқсас магнит өрістерін сақтап, күнге ұқсас белсенділікті көрсетеді. Бұл конвекциялық аймақтың өзі күн динамосының жұмысына жауапты болуы мүмкін екенін көрсетеді.

Күн циклі

Күн магнит өрісінің ең айқын уақыт өзгеруі 11 жылдық күн циклімен байланысты, ол күн дақтарының саны мен мөлшерінің артуы мен азаюымен сипатталады. Күн дақтары Күннің фотосферасындағы қараңғы ішектер ретінде көрінеді және магнит өрісінің шоғырлануына сәйкес келеді. Типик күн минимум кезінде, аздаған немесе ешқандай күн дақтары байқалмайды. Көрінетін болса, олар Күннің жоғары ендіктерінде орналасады. Күн циклі максимумына қарай дамыған сайын, күн дақтары Спорер заңына сәйкес Күн экваторына жақындау тенденциясын көрсетеді. 11 жылдық күн дақ циклі – 22 жылдық Бэбкок-Лейтон күн динамо циклінің жартысы болып табылады, ол тороидтік және полоидтік күн магнит өрістері арасындағы энергияның осцилляциялық алмасуына сәйкес келеді. Күн циклының максимумында сыртқы полоидтік дипольдік магнит өрісі динамо циклының ең төменгі күшіне жақын болады, бірақ тахоклиндегі дифференциалдық айналу арқылы туындаған ішкі тороидтік квадрупольдік өріс өзінің ең жоғары күшіне жақын болады. Динамо циклының осы кезеңінде конвекциялық аймақтағы жоғары көтерілулер тороидтік магнит өрісінің фотосфера арқылы шығуына ықпал етеді, нәтижесінде шамамен шығыс-батыс бағытында орналасқан және қарама-қарсы магниттік полярлыққа ие күн дақтарының жұптары пайда болады. Күн дақтарының магниттік полярлығы әрбір күн циклінде ауысады, бұл құбылыс Хейл циклі деп аталады. Күн циклының төмендеу фазасында энергия ішкі тороидтік магнит өрісінен сыртқы полоидтік өріске ауысады және күн дақтарының саны азаяды. Күн минимум кезінде тороидтік өріс сәйкесінше ең төменгі күшке ие болады, күн дақтары салыстырмалы түрде сирек кездеседі, ал полоидтік өріс ең жоғары күшке ие болады. Келесі цикл кезінде дифференциалдық айналу магниттік энергияны полоидтік өрістен тороидтік өріске қайта айналдырады, оның полярлығы алдыңғы циклға қарама-қарсы болады. Бұл процесс үздірілмей жалғасады және идеалдандырылған, қарапайым сценарийде әрбір 11 жылдық күн дақ циклі Күннің ірі масштабты магнит өрісінің полярлығының өзгеруіне сәйкес келеді. Күн активтілігінің ұзақ минимумдары күн магнит өрісінің қос динамо толқындары арасындағы өзара әрекеттесумен байланысты болуы мүмкін, бұл толқындық интерференцияның соққы әсерінен туындайды.