PHY-6795A: Animations, Section 7.3



7.3 Magnetic field evolution in a cellular flow

7.3.1 A cellular flow solution

Cette animation est une version animée de la Figure 7.9. Les lignes de champs sont superposées à une échelle de couleur encodant l'intensité du champ magnétique. Les points verts sont des traceurs Lagrangiens, genre de bouchons de liège placés dans l'écoulement afin de pouvoir le visualiser.

La solution numérique est obtenue pour un nombre de Reynolds magnétique Rm=1000, Le temps est mesuré en unités du temps de retournement L/U; un tour complet sur la ligne d'écoulement la plus rapide prend un temps t/pi=0.532.

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7.3.3 The electromagnetic skin depth

Ce qui suit est une animation illustrant la diffusion d'un champ magnétique B(y,t) dans un milieu à diffusivité magnétique constante, sous l'influence d'une condition limite oscillatoire à y=0. Le temps est mesuré en unités de la période d'oscillation à la frontière.

La solution, obtenue ici pour omega=1 and eta=0.1, correspond au trait jaune. Les deux courbes vertes correspondent à l'enveloppe exponentielle multipliant la partir purement oscillatoire Les traits verticaux bleu indiquent l'épaisseur de peau électromagnétique, tel que donnée par l'équation (7.43), mesurée à partir de y=0.

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7.3.4 Timescales for field amplification and decay

Solution numérique semblable à celle présentée plus haut (Rm=1000), sauf qu'ici on utilise cette fois des conditions frontières périodiques en x et y. La solution est maintenant suivie sur 5 temps de retournement.

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La solution suivante est identique à la précédente, sauf que cette fois la condition est telle que la valeur moyennée du potentiel vecteur sur chaque ligne d'écoulement diffère d'une ligne d'écoulement à l'autre. Il s'agit encore une fois d'une solution à Rm=1000, suivie maintenant sur 20 temps d'advection L/u. La dissipation du champ magnétique se produit selon les trois étapes décrites à la section 7.3.4 des notes. La phase "rapide" se produit dans l'intervalle temporel t/pi=0.3-3, et la phase "lente" dans l'intervalle t/pi=3-300. Notez comment, après t/pi=3, les lignes de champs magnétiques se retrouvent alignées avec les lignes d'écoulement (dont la forme est tracées via les "bouchons" verts).

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7.3.5 Global flux expulsion in spherical geometry: axisymmetrization

Les deux animations suivantes illustrent le processus de symmetrisation d'un champ dipolaire initialement non-axisymétrique par la rotation différentielle (section 7.3.5 des notes), pour deux angles d'inclinaison du dipole. Les courbes de niveaux sur la sphère (grille latitude-longitude en traits pointillés) encodent la valeur de la composante radiale du champ magnétique. Les couleurs jaune à vert correpondent à un Br positif, et cyan-bleu négatif. La ligne d'inversion de polarité (Br=0 est indiquées par un trait épais. l'observateur (vous!) regarde la sphère d'une latitude de 60 degrés.

La première animation correspond à une inclinaison de 60 degrés (comme sur la Figure 7.12 des notes), et la seconde à un dipole perpendiculaire (inclinaison 90 degrés). Notexz comment, dans ce dernier cas, le champ magnétique est entièrement détruit. Dans les deux cas

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-Last Revised 20 octobre 2008 by paulchar@astro.umontreal.ca.