Вестник КРАУНЦ. Физ.-мат. науки. 2015. № 2(11). C. 45-54. ISSN 2079-6641

DOI: 10.18454/2079-6641-2015-11-2-45-54

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

УДК 517.9

ИНВЕРСИИ В МОДЕЛИ ГЕОДИНАМО, УПРАВЛЯЕМОЙ 6-ЯЧЕЙКОВОЙ КОНВЕКЦИЕЙ
Г.М. Водинчар¹ ², Л.К. Фещенко¹

 

¹Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН,
684034, Камчатский край, п. Паратунка, ул. Мирная, 7
²Камчатский государственный университет имени Витуса Беринга, 683032,
г. Петропавловск-Камчатский, ул. Пограничная, 4
E-mail: gvodinchar@gmail.com

Описана крупномасштабная модель геодинамо, основанная на косвенных данных о неоднородности плотности в жидком ядре Земли. Конвективная структура соотнесена со сферической гармоникой Y24 , определяющей основную полоидальную составляющую скорости. Кориолисов снос этой моды определяет тороидальную составляющую скорости. Это формирует 6-ячейковую конвективную структуру. В модели учитывается эффект обратного влияния магнитного поля на конвекцию. Установлено, что в модели реализуется устойчивый режим генерации поля. Скорость конвекции и величина поля в этом режиме согласуются с реальными.

Ключевые слова: геодинамо, инверсии геомагнитного поля, конвекция.

© Г.М. Водинчар, Л.К. Фещенко, 2015

MATHEMATICAL MODELING

MSC 97A80

REVERSALS IN THE 6-CELLS CONVECTION DRIVEN

G.M. Vodinchar¹ ², L.K. Feshenko¹

 

¹Institute of Cosmophysical Researches and RadioWave Propagation Far-Eastern Branch,
Russian Academy of Sciences, 684034, Kamchatskiy Kray, Paratunka, Mirnaya st., 7,
Russia
²Vitus Bering Kamchatka State University, 683031, Petropavlovsk-Kamchatsky,
Pogranichnaya st., 4, Russia
E-mail: gvodinchar@gmail.com

We describe the large-scale model geodynamo, which based on indirect data of inhomogeneities in the density of the Earth’s core. Convection structure is associated with spherical harmonic Y24 , which defines the basic poloidal component of velocity. Coriolis drift of this mode determines the toroidal component of velocity. Thus, 6 convective cells are formed. The model takes into account the feedback effect of the magnetic field on convection. It was ascertained that the model contains stable regimes of field generation. The velocity of convection and the dipole component of the magnetic field are close to the observed ones.

Key words: geodynamo, geomagnetic field reversals, convection.

© Vodinchar G.M., Feshenko L.K., 2015

re

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Jones C.A. Convection-driven geodynamo models // Phil. Trans. R. Soc. Lond. A. 2000. Vol. 358. pp. 873-897.
    2. Kono M., Roberts P.H. Recent geodynamo simulations and observations of the field // Reviews of Geophysics. 2002. Vol. 40. pp. B1-B41.
    3. Соколов Д.Д., Степанов Р.А., Фрик П.Г. // Динамо: на пути от астрофизических моделей к лабораторному эксперименту // Успехи. физ. наук. 2014. Т. 184. № 3. С. 313-335.
    4. Kuznetsov V.V. The anisotropy of properties of the Earth’s inner core // Physics-Uspekhi. 1997. Vol. 40. pp. 951–961.
    5. Гореликов А.В., Ряховский А.В., Фокин А.С. Численное исследование некоторых нестационарных режимов естественной конвекции во вращающемся сферическом слое // Вычислительная механика сплошной среды. 2012. Т. 5. № 2. С. 184-192.
    6. Lorenz E.N. Deterministic nonperiodic flow // J. Atmos. Sci. 1963. Vol. 20. pp. 130–141.
    7. Greenspan H.P. The Theory of rotating Fluids. New York: Cambridge University Press, 1968.
    8. Резников Е.Л., Розенкноп Л.М. О собственных колебаниях вращающейся вязкой жидкости во внешнем ядре Земли // Вопросы геодинамики и сейсмологии (Вычислительная сейсмология. Вып. 30. М.: Геос, 1998. С. 121-132.
    9. Соколов Д.Д., Нефедов С.Н. Маломодовое приближение в задаче звездного динамо // Вычислительные методы и программирование. 2007. Т. 8. С. 195-204.
    10. Решетняк М.Ю. Моделирование процессов динамо в геофизике / Дисс. на соиск. уч. степ. д-ра физ.-мат. наук, Москва: ОИФЗ РАН, 2003.
    11. Ануфриев А.П., Решетняка М.Ю., Соколов Д.Д. Оценка динамо-числа в модели турбулентного α-эффекта для жидкого ядра Земли // Геомагнетизм и аэрономия. 1997. Т. 37. С. 141-146.
    12. Merril R.T., McElhinny M.W., McFadden P.L. The Magnetic Field of the Earth: Paleomagnetism, the Core, and the Deep Mantle. london: Academic Press, 1996.

Поступила в редакцию / Original article submitted: 17.11.2015

Vod  Водинчар Глеб Михайлович — кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией моделирования физических процессов Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН, доцент, доцент кафедры математики и физики Камчатского государственного университета им. Витуса Беринга.
    Vodinchar Gleb Mikhailovich – Ph.D. (Phys. Math.), Head of Lab. Modeling of physical processes, Institute of Cosmophysical Researches and Radio Wave Propagation FEB RAS, Associate Professor, Dept. Mathematics & Physics, Vitus Bering Kamchatka
State University.

43

re

re

re

Feshenko   Фещенко Любовь Константиновна – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории моделирования физических процессов Института космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО РАН.

  Feshenko Lubov Konstantinovna – Ph.D. (Phys. & Math.), Research Scientist of Lab. Modeling of physical processes, Institute of Cosmophysical Researches and Radio Wave Propagation FEB RAS.

re

re

Скачать статью Vodinchar G.M.