Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

Local numerical modelling of magnetoconvection and turbulence - implications for mean-field theories

Petri Käpylä

Doctoral dissertation, October 2006.
University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Astronomy and University of Oulu, Faculty of Science and Kiepenheuer-Institut für Sonnenphysik, Freiburg, Germany.

Havainnot Auringosta ja tähdistä paljastavat suuren joukon monimutkaisia ilmiöitä joiden syyt juontuvat tähtien ulkokerrosten konvektiokerroksissa tapahtuvista kaasun liikkeistä. Konvektiossa kuuma kaasu nousee kohti pintaa jossa se säteilee ylimääräisen lämpönsä avaruuteen. Samalla kaasu jäähtyy ja jäähdyttyään tarpeeksi se tihenee ja alkaa vajota ympäröivään lämpimämpään aineeseen. Konvektio yhdistettynä tähden pyörimiseen saa nykykäsityksen mukaan aikaan muun muassa Auringon differentiaalirotaation, t.s. että Auringon pinnan pyörähdysaika ekvaattorilla on noin 25 päivää kun taas lähellä napoja se on noin 30 päivää. Tämän lisäksi Auringon ja monien myöhäisen tyypin tähtien magneettisen aktiivisuuden oletetaan johtuvan turbulenttisen konvektion ja tähden pyörimisen yhteisvaikutuksesta.

Väitöskirjassani tutkin Auringon ja tähtien konvektiota numeeristen mallien avulla. Kokonaisen tähden mallintaminen on nykyisille tietokoneille ylivoimaisen suuri tehtävä jota tuskin pystytään ratkaisemaan lähitulevaisuudessa. Sen sijaan on mahdollista tutkia pienempää osaa tähdestä huomattavasti paljon paremmalla erotuskyvyllä tähden kokoon verrattuna pienten laatikkomaisten mallien avulla jotka voi sijoittaa mihin tahansa kohtaan tähdessä. Tällaisilla laatikoilla voi tutkia tärkeitä pienen mittakaavan ilmiöitä tarkemmin kuin nykyisillä huonon erotuskyvyn globaaleilla malleilla.

Pienen mittakaavan ilmiöt ovat hyvin tärkeitä ns. keskimääräisien kenttien teoriassa. Siinä pyritään ratkaisemaan vain suuren mittakaavan ilmiöitä, jolloin malleihin tarvittava tietokonekapasiteetti pienenee radikaalisti. Keskimääräisten kenttien mallien ongelma piilee siinä että ne tarvitsevat edelleen tietoa pienistä skaaloista. Tekemällä konvektiolaskuja eri osissa tähteä, tuloksia voidaan käyttää hyväksi keskimääräisten kenttien malleissa pienten mittakaavojen mallintamiseen. Konvektiomalleilla voidaan myös testata likimääräisiä kuvauksia joita käytetään keskimääräisten kenttien teorioissa.

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 21.09.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki