TY - JOUR A1 - Xu, Siyao A1 - Yan, Huirong A1 - Lazarian, A. T1 - DAMPING OF MAGNETOHYDRODYNAMIC TURBULENCE IN PARTIALLY IONIZED PLASMA: IMPLICATIONS FOR COSMIC RAY PROPAGATION JF - The astrophysical journal : an international review of spectroscopy and astronomical physics N2 - We study the damping processes of both incompressible and compressible magnetohydrodynamic (MHD) turbulence in a partially ionized medium. We start from the linear analysis of MHD waves, applying both single-fluid and two-fluid treatments. The damping rates derived from the linear analysis are then used in determining the damping scales of MHD turbulence. The physical connection between the damping scale of MHD turbulence and the cutoff boundary of linear MHD waves is investigated. We find two branches of slow modes propagating in ions and neutrals, respectively, below the damping scale of slow MHD turbulence, and offer a thorough discussion of their propagation and dissipation behavior. Our analytical results are shown to be applicable in a variety of partially ionized interstellar medium (ISM) phases and the solar chromosphere. The importance of neutral viscosity in damping the Alfvenic turbulence in the interstellar warm neutral medium and the solar chromosphere is demonstrated. As a significant astrophysical utility, we introduce damping effects to the propagation of cosmic rays in partially ionized ISM. The important role of turbulence damping in both transit-time damping and gyroresonance is identified. KW - cosmic rays KW - magnetohydrodynamics (MHD) KW - turbulence Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.3847/0004-637X/826/2/166 SN - 0004-637X SN - 1538-4357 VL - 826 PB - IOP Publ. Ltd. CY - Bristol ER - TY - JOUR A1 - Hassanin, Alshaimaa A1 - Kliem, Bernhard A1 - Seehafer, Norbert T1 - Helical kink instability in the confined solar eruption on 2002 May 27 JF - Astronomische Nachrichten = Astronomical notes KW - instabilities KW - magnetohydrodynamics (MHD) KW - Sun: corona KW - Sun: coronal mass ejections (CMEs) KW - Sun: flares Y1 - 2016 U6 - https://doi.org/10.1002/asna.201612446 SN - 0004-6337 SN - 1521-3994 VL - 337 SP - 1082 EP - 1089 PB - Wiley-VCH CY - Weinheim ER - TY - THES A1 - Fournier, Yori T1 - Dynamics of the rise of magnetic flux tubes in stellar interiors BT - a numerical study of compressible non-axisymmetric flux tubes N2 - In sonnenähnlichen Sternen erhält ein Dynamo-Mechanismus die Magnetfelder. Der Babcock-Leighton-Dynamo beruht auf einem solchen Mechanismus und erfordert insbesondere die Existenz von magnetischen Flussröhren. Man nimmt an, dass magnetische Flussröhren am Boden der Konvetionszone entstehen und durch Auftrieb bis zur Oberfläche steigen. Es wird ein spezielles Dynamomodell vorgeschlagen, in dem der Verzögerungseffekt durch das Aufsteigen der Flussröhren berücksichtigt wird. Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich mit der Anwendbarkeit des Babcock-Leighton-Dynamos auf andere Sterne. Zu diesem Zweck versuchen wir, die Aufstiegszeiten von magnetischen Flussröhren mit Hilfe von kompressiblen MHD-Simulationen in spärischen Kugelschalen mit Dichteschichtung zu bestimmen und einzugrenzen. Derartige Simulationen sind allerdings nur in einem unrealistischen Parameterbereich möglich. Deshalb ist eine Skalierungsrelation nötig, die die Ergebnisse auf realistische physikalische Regimes überträgt. Wir erweitern frühere Arbeiten zu Skalierungsrelationen in 2D und leiten ein allgemeines Skalierungsgesetz ab, das für 2D- und 3D-Flussröhren gültig ist. In einem umfangreichen Satz von numerischen Simulationen zeigen wir, dass die abgeleitete Skalierungsrelation auch im vollständig nichtlinearen Fall gilt. Wir haben damit ein Gesetz für die Aufstiegszeit von magnetischen Flussröhren gefunden, dass in jedem sonnenähnlichen Stern Gültigkeit hat. Schließlich implementieren wir dieses Gesetz in einem Dynamomodell mit Verzögerungsterm. Die Simulationen eines solchen verzögerten Flussröhren/Babcock-Leighton-Dynamos auf der Basis der Meanfield-Formulierung führten auf ein neues Dynamo-Regime, das nur bei Anwesenheit der Verzögerung existiert. Die erforderlichen Verzögerungen sind von der Gröÿenordnung der Zykluslänge, die resultierenden Magnetfelder sind schwächer als die Äquipartitions-Feldstärke. Dieses neue Regime zeigt, dass auch bei sehr langen Aufstiegszeiten der Flussröhren/Babcock-Leighton-Dynamo noch nichtzerfallende Lösungen liefern und daher auf ein breites Spektrum von Sternen anwendbar sein kann. N2 - Solar-like stars maintain their magnetic fields thanks to a dynamo mechanism. The Babcock-Leighton dynamo is one possible dynamo that has the particularity to require magnetic flux tubes. Magnetic flux tubes are assumed to form at the bottom of the convective zone and rise buoyantly to the surface. A delayed dynamo model has been suggested, where the delay accounts for the rise time of the magnetic flux tubes; a time, that has been ignored by former studies. The present thesis aims to study the applicability of the flux tube/Babcock-Leighton dynamo to other stars. To do so, we attempt to constrain the rise time of magnetic flux tubes thanks to the first fully compressible MHD simulations of rising magnetic flux tubes in stratified rotating spherical shells. Such simulations are limited to an unrealistic parameter space, therefore, a scaling relation is required to scale the results to realistic physical regimes. We extended earlier works on 2D scaling relations and derived a general scaling law valid for both 2D and 3D. We then carried out two large series of numerical experiments and verified that the scaling law we have derived indeed applies to the fully non-linear case. It allowed us to extract a constraint for the rise time of magnetic flux tubes that is valid for any solar-like star. We finally introduced this constraint to a delayed dynamo model. By carrying out simulations of a mean-field, delayed, flux tube/Babcock-Leighton dynamo, we were able to identify a new dynamo regime resulting from the delay. This regime requires delays about an entire cycle and exhibits subequipartition magnetic activity. Revealing this new regime shows that even for long delays the flux tube/Babcock-Leighton dynamo can still deliver non-decaying solutions and remains a good candidate for a wide range of solar-like stars. KW - astrophysics KW - stellar physics KW - magnetohydrodynamics (MHD) KW - numerical experiments KW - magnetic flux tubes KW - dynamo theory Y1 - 2016 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:517-opus4-394533 ER -