Криводубський, Валерій НикифоровичВалерій НикифоровичКриводубський2026-04-222026-04-222025Криводубський, В. (2025). Досягнення турбулентного динамо магнітного циклу Сонця. Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Астрономія, 2 (72), 17-32. https://doi.org/10.17721/BTSNUA.2025.72.17-32УДК 523.9810.17721/BTSNUA.2025.72.17-32https://ir.library.knu.ua/handle/15071834/17000Background. In the mid-1970s, a new direction of theoretical research into the cyclicity of the Sun’s global magnetism was initiated at the Astronomical Observatory based on the theory of the turbulent dynamo, built within the framework of macroscopic magnetohydrodynamics (MHD). Observations show that the poloidal and toroidal components of the Sun’s global magnetic field cyclically change in magnitude and polarity in antiphase with a period of about 22 years, called the Hale magnetic cycle. The most widespread belief among researchers is that the governing mechanism of the magnetic cycle is the αΩ dynamo model, which is based on the joint action of spiral turbulence and internal differential rotation in the solar convective zone (SCZ). The αΩ dynamo model describes magnetic cyclicity due to two basic effects: generation of a toroidal field with poloidal differential rotation (Ω effect) and inverse transformation of the toroidal field into a new poloidal field of opposite orientation caused by spiral turbulent convective motions (α effect). Studies in the last years of the last century have shown that the physical conditions in the depths of the SCC are favorable for the αΩ dynamo mechanism, which in the kinematic mode quite adequately describes the dynamics of the Sun’s magnetic cycle. However, a number of observed magnetic phenomena have remained unexplained for a long time. In view of this, the author conducted theoretical studies within the framework of macroscopic MHD aimed at eliminating the existing complications of the αΩ-dynamo model in explaining solar magnetic cyclicity. The article presents the results of these studies. Methods. Macroscopic magnetohydrodynamics, which studies the behavior of global electromagnetic and hydrodynamic fields in turbulent plasma. Application of data modern helioseismological experiments on the internal rotation of the Sun. Results. By incorporating non-linear turbulent effects from macroscopic MHD and using modern helioseismological data on the internal rotation of the Sun, key factors of the turbulent dynamo model have been modified. New applications include the updated α effect (change of sign of the helicity parameter in the deep layers of the SCC, magnetic alpha quenching, the effect of rotation on the helicity of turbulent motions), processes of turbulent rearrangement of magnetism (turbulent macroscopic diamagnetism, “negative magnetic buoyancy”, rotational ∇α effect), the effect of turbulence on the electrodynamic parameters of plasma (macroscopic electrical conductivity and magnetic permeability), physical processes in the layers of permeable convection and the radiant tachocline. The use of the reformed factors in the turbulent dynamo model made it possible to clarify a number of mysterious manifestations of the cyclic magnetism of the Sun. Conclusions. By taking into consideration non-linear turbulent effects of macroscopic MHD and data from modern helioseismological experiments, the distribution of modified basic dynamo parameters in the RMS was calculated, which allowed us to expand the list of observed magnetic cyclicity phenomena that can be described within the framework of the improved αΩ dynamo model.Передумови. В середині 1970-х років в Астрономічній обсерваторії було започатковано новий напрямок теоретичних досліджень циклічності глобального магнетизму Сонця, заснований на теорії турбулентного динамо, побудованій в рамках макроскопічної магнітогідродинаміки (МГД). Спостереження показують, що полоїдальна та тороїдальна компоненти глобального магнітного поля Сонця циклічно змінюються за величиною та полярністю в протифазі з періодом близько 22 років, що називається магнітним циклом Гейла. Найбільш поширеною серед дослідників є думка, що керівним механізмом магнітного циклу є модель αΩ динамо, яка базується на спільній дії спіральної турбулентності та внутрішнього диференціального обертання в сонячній конвективній зоні (СКЗ). Модель αΩ динамо описує магнітну циклічність, зумовлену двома основними ефектами: генерацією тороїдального поля з полоїдальним диференціальним обертанням (Ω-ефект) та зворотним перетворенням тороїдального поля в нове полоїдальне поле протилежної орієнтації, спричинене спіральними турбулентними конвективними рухами (α-ефект). Дослідження останніх років минулого століття показали, що фізичні умови в глибинах SCC є сприятливими для механізму αΩ динамо, який у кінематичному режимі цілком адекватно описує динаміку магнітного циклу Сонця. Однак низка спостережуваних магнітних явищ довгий час залишалася нез'ясованою. З огляду на це, автор провів теоретичні дослідження в рамках макроскопічної МГД, спрямовані на усунення існуючих ускладнень моделі αΩ-динамо при поясненні сонячної магнітної циклічності. У статті представлені результати цих досліджень. Методи. Макроскопічна магнітогідродинаміка, яка вивчає поведінку глобальних електромагнітних та гідродинамічних полів у турбулентній плазмі. Застосування даних сучасних геліосейсмологічних експериментів щодо внутрішнього обертання Сонця. Результати. Шляхом включення нелінійних турбулентних ефектів з макроскопічної МГД та використання сучасних геліосейсмологічних даних про внутрішнє обертання Сонця, ключові фактори моделі турбулентного динамо були модифіковані. Нові застосування включають оновлений α-ефект (зміна знака параметра спіральності в глибоких шарах поверхневого шару, магнітне альфа-гасіння, вплив обертання на спіральність турбулентних рухів), процеси турбулентної перебудови магнетизму (турбулентний макроскопічний діамагнетизм, «негативна магнітна плавучість», обертальний ∇α-ефект), вплив турбулентності на електродинамічні параметри плазми (макроскопічна електропровідність та магнітна проникність), фізичні процеси в шарах проникної конвекції та променистому тахокліні. Використання реформованих факторів у моделі турбулентного динамо дозволило з'ясувати низку загадкових проявів циклічного магнетизму Сонця. Висновки. Враховуючи нелінійні турбулентні ефекти макроскопічної МГД та дані сучасних геліосейсмологічних експериментів, було розраховано розподіл модифікованих основних параметрів динамо в RMS, що дозволило розширити перелік спостережуваних явищ магнітної циклічності, які можна описати в рамках удосконаленої моделі αΩ динамо.ukтурбулентністьмагнітне полемакроскопічна магнітогідродинамікасонячна конвективна зонарадіантна зонаперерегулюваннятахоклінгеліосейсмологіяαΩ динамомакроскопічний турбулентний діамагнетизмнегативна магнітна плавучістьсонячні плямисонячний магнітний циклСтаття