急速に回転する流体における振動磁気対流の発生時における弱い時間スケールの分離

要旨 対流不安定性は、熱浮力によって駆動される流れの力学において不可欠な部分の一つです。物理現象は、数値シミュレーションと実験観測において場の変数の長さと時間スケールに広範な差異を示します。このような変動は、対流の発生を理解しようとする従来の通常モード安定性分析では表現されません。本研究は、テイラー級数展開を用いて、線形安定性分析において異なる摂動変数に対して異なる時間定数を組み込むことを試みます。簡便さを考慮し、無限水平層モデルが選択されました。古典的なレイリー・ベナール系に加えて、背景回転や磁場などの追加的な物理的影響が考慮されており、地球物理的流動応用に対する妥当な含意があります。時間スケールの分離は、他の物理量に対する温度摂動の周波数とのわずかな変化を考慮することによって実施されます。温度摂動の周波数が他の変数の周波数よりも小さいとき、しきい値浮力は減少します。それに加えて、振動モードの発生波数と周波数は、基準ケースの発生特性からの弱いスケール分離により修正されます。特に、温度摂動の周波数が増加すると、小スケールの磁気制御対流ロールと、大スケールの粘性制御不安定性が発生します。時間スケールの分離を定量化するパラメータに対する発生特性の堅牢な依存関係が得られました。また、スケール分離を伴う対流発生モードにおいて、二つの遷移が確認されました。