Thermal Convection, Magnetic Field, and Differential Rotation in Solar-type Stars

این پایان نامه مطالعات مربوط به فضای داخلی خورشیدی را که جابجایی حرارتی آشفته نقش مهمی ایفا می کند، توصیف می کند. نویسنده برای اولین بار یکی از مسائل قدیمی در فیزیک خورشیدی را حل کرد، یعنی مکانیسم نگهداری چرخش دیفرانسیل خورشیدی در لایه برشی نزدیک به سطح. نویسنده با رویکرد جدید توسعه یافته، تکنیک کاهش سرعت صوت، به این مشکل حمله کرد، که او را قادر ساخت تا لایه های سطحی و عمیق خورشید را به شیوه ای خودسازگار بررسی کند. این تکنیک همچنین امکان دستیابی به عملکرد بی‌سابقه‌ای را در شبیه‌سازی همرفت خورشیدی برای استفاده از ابررایانه‌های موازی عظیم مانند سیستم RIKEN K فراهم کرد. مشخص شد که اغتشاش و جریان‌های متوسط ​​مانند چرخش دیفرانسیل و گردش نصف النهار برای حفظ ساختارهای جریان در خورشید با یکدیگر تعامل متقابل دارند. مشاهدات اخیر توسط هلیوسیسمولوژی مکانیسم نظری پیشنهادی نویسنده را تایید می کند. این کتاب همچنین به تولید میدان مغناطیسی در چنین حرکات همرفتی آشفته ای می پردازد که گام مهمی به جلو برای تحقیقات دینام چرخه ای خورشیدی است.

This thesis describes the studies on the solar interior where turbulent thermal convection plays an important role. The author solved, for the first time, one of the long-standing issues in solar physics, i.e., the maintenance mechanism of the solar differential rotation in the near-surface shear layer. The author attacked this problem with a newly developed approach, the reduced speed of sound technique, which enabled him to investigate the surface and deep solar layers in a self-consistent manner. This technique also made it possible to achieve an unprecedented performance in the solar convection simulations for the usage of the massively parallel supercomputers such as the RIKEN K system. It was found that the turbulence and the mean flows such as the differential rotation and the meridional circulation mutually interact with each other to maintain the flow structures in the Sun. Recent observations by helioseismology support the author's proposed theoretical mechanism. The book also addresses the generation of the magnetic field in such turbulent convective motions, which is an important step forward for solar cyclic dynamo research.