Introduction to Modeling Convection in Planets and Stars: Magnetic Field, Density Stratification, Rotation

این کتاب برای خوانندگان مهارت‌های لازم برای نوشتن کدهای رایانه‌ای که همرفت، امواج گرانش داخلی و تولید میدان مغناطیسی را در فضای داخلی و جو سیارات و ستارگان در حال چرخش شبیه‌سازی می‌کنند، فراهم می‌کند. گری گلاتزمایر با استفاده از یک روش تدریس کامل شده در کلاس درس، با ارائه راهنمای گام به گام در مورد نحوه طراحی کدهایی برای شبیه سازی همرفت حرارتی وابسته به زمان غیرخطی در یک جعبه دو بعدی با استفاده از بسط های فوریه در جهت افقی و تفاوت های محدود شروع می کند. در جهت عمودی سپس نحوه پیاده سازی روش های عددی کارآمدتر و دقیق تر و هندسه های واقعی تر را در دو و سه بعدی شرح می دهد. در بخش سوم کتاب، گلاتزمایر نشان می‌دهد که چگونه می‌توان فیزیک پیچیده‌تر، از جمله اثرات میدان مغناطیسی، لایه‌بندی چگالی، و چرخش را به کار برد.

این کتاب با تمرین‌های متعدد در سرتاسر، یک کتاب درسی ایده‌آل است. برای دانش‌آموزان و یک منبع ضروری برای محققان.

• نحوه ایجاد کدهایی را شرح می‌دهد که دینامیک داخلی سیارات و ستارگان را شبیه‌سازی می‌کند


• ساختمان‌ها در مورد مفاهیم اساسی و روش‌های ساده


• نشان می‌دهد که چگونه کارایی و دقت روش‌های عددی را بهبود بخشید


• هندسه‌ها و شرایط مرزی مرتبط‌تر را شرح می‌دهد
< br>
• نشان می دهد که چگونه می توان فیزیک پیچیده تر را ترکیب کرد

This book provides readers with the skills they need to write computer codes that simulate convection, internal gravity waves, and magnetic field generation in the interiors and atmospheres of rotating planets and stars. Using a teaching method perfected in the classroom, Gary Glatzmaier begins by offering a step-by-step guide on how to design codes for simulating nonlinear time-dependent thermal convection in a two-dimensional box using Fourier expansions in the horizontal direction and finite differences in the vertical direction. He then describes how to implement more efficient and accurate numerical methods and more realistic geometries in two and three dimensions. In the third part of the book, Glatzmaier demonstrates how to incorporate more sophisticated physics, including the effects of magnetic field, density stratification, and rotation.

Featuring numerous exercises throughout, this is an ideal textbook for students and an essential resource for researchers.

• Describes how to create codes that simulate the internal dynamics of planets and stars


• Builds on basic concepts and simple methods


• Shows how to improve the efficiency and accuracy of the numerical methods


• Describes more relevant geometries and boundary conditions


• Demonstrates how to incorporate more sophisticated physics