Helicidad Magnética y el Geodinamo
Autores: Shebalin, John V.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Helicidad Magnética y el Geodinamo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Teórica
Computacional
Turbulencia magnetohidrodinámica
Geodinamo
Helicidad magnética
Dipolo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Presentamos resultados teóricos y computacionales en turbulencia magnetohidrodinámica que consideramos esenciales para entender el geodinamo. Estos resultados se basan en un modelo matemático que se centra en la turbulencia magnetohidrodinámica (MHD), pero ignora la compresibilidad y los efectos térmicos, así como la imposición de condiciones de contorno dependientes del modelo. Un hallazgo principal es que cuando un magnetofluido turbulento está en cuasi-equilibrio, la energía magnética en el componente dipolar interno es igual a la helicidad magnética multiplicada por el número de onda dipolar. En el caso de la Tierra, la medición del campo magnético exterior nos da, a través de las condiciones de contorno, el campo magnético poloidal interno. La conexión entre la helicidad magnética y el campo dipolar en el núcleo líquido nos da entonces la parte toroidal del campo dipolar interno y un valor modelo de 3 mT para el campo magnético dipolar promedio del núcleo. Aquí, presentamos el análisis teórico y las simulaciones numéricas que conducen a estas conclusiones. También probamos una afirmación anterior de que la oblación diferencial puede estar relacionada con la alineación dipolar, y aunque hay un efecto, la rotación parece ser mucho más importante. Además, se aclara la relación entre la cuasi-estacionariedad dipolar, la ergodicidad rota y la simetría rota. Por último, discutimos cómo las ondas inerciales en un magnetofluido en rotación pueden afectar la alineación dipolar.
Descripción
Presentamos resultados teóricos y computacionales en turbulencia magnetohidrodinámica que consideramos esenciales para entender el geodinamo. Estos resultados se basan en un modelo matemático que se centra en la turbulencia magnetohidrodinámica (MHD), pero ignora la compresibilidad y los efectos térmicos, así como la imposición de condiciones de contorno dependientes del modelo. Un hallazgo principal es que cuando un magnetofluido turbulento está en cuasi-equilibrio, la energía magnética en el componente dipolar interno es igual a la helicidad magnética multiplicada por el número de onda dipolar. En el caso de la Tierra, la medición del campo magnético exterior nos da, a través de las condiciones de contorno, el campo magnético poloidal interno. La conexión entre la helicidad magnética y el campo dipolar en el núcleo líquido nos da entonces la parte toroidal del campo dipolar interno y un valor modelo de 3 mT para el campo magnético dipolar promedio del núcleo. Aquí, presentamos el análisis teórico y las simulaciones numéricas que conducen a estas conclusiones. También probamos una afirmación anterior de que la oblación diferencial puede estar relacionada con la alineación dipolar, y aunque hay un efecto, la rotación parece ser mucho más importante. Además, se aclara la relación entre la cuasi-estacionariedad dipolar, la ergodicidad rota y la simetría rota. Por último, discutimos cómo las ondas inerciales en un magnetofluido en rotación pueden afectar la alineación dipolar.