Differential rotation and meridional flow in the solar supergranulation layer: Measuring the eddy viscosity
我们测量的涡流粘度在太阳对流区的最外层通过比较旋转法计算与雷诺应力产生的f-平面模拟的角动量输运在旋转对流与观察到的差分旋转模式。模拟导致负的垂直和正的水平角动量传输。其结果是最外层的一个副旋转，正如日震学和观测到的太阳黑子旋转速率所表明的那样。为了再现所观察到的旋转速率梯度，需要约1.5 x 10^{13} cm/s的涡流粘度值。与太阳黑子衰变得出的磁涡流扩散率进行比较，超颗粒层的磁普兰特数惊人地大，为150。旋转速率的负梯度也驱动表面向两极的纬向流，与多普勒测量的结果一致。成功再现的异常积极的水平交叉相关（北半球）观察到的双极组，然后提供了一个独立的测试所产生的涡动粘度。
2002-07-25 astro-ph
Magnetohydrodynamic Simulation of Solar Supergranulation
利用真实物理模型对太阳表面对流进行了三维磁流体动力学大涡模拟。研究了磁场对对流运动进入辐射层的热结构、对流单体尺寸范围和对流穿透深度的影响。我们模拟了太阳光球的一部分和对流区的上层，一个从0毫米到18毫米的可见表面以下的水平延伸30 × 30毫米的区域。我们求解了具有动力粘性和重力的完全可压缩辐射磁流体力学方程。用途：数值模拟采用：1）太阳的真实初始模型和恒星物质的状态方程和不透明度，2）求解磁流体力学的高阶守恒TVD格式，3）求解辐射转移的扩散近似，4）从亚网格尺度模拟计算动力学粘性。模拟是在俄罗斯科学院具有分布式存储多处理器的超级计算机MBC-1500的128个处理器上进行的，在320 × 320的水平均匀网格和144个非均匀间隔的垂直网格点上进行。
2006-05-24 astro-ph
On mesogranulation, network formation and supergranulation
我们提出的论点表明，在所有的可能性mesogranulation是不是一个真正的规模的太阳对流，但高能量的颗粒，这产生了强烈的正分歧（SPD），其中我们发现爆炸物的影响相结合，和平均的数据处理效果。SPD在水平速度场中发挥的重要作用出现在这些领域的规模$\sim$ 4毫米是最有活力的频谱，我们说明了平均与一个一维的玩具模型，显示如何两个独立的非移动（但不断发展）的结构可以转化为一个单一的移动结构时，时间和空间分辨率下降的效果。通过计算颗粒流对浮塞的平流，说明了SPD在光球网形成中的作用。网络亮点的分布与木塞的分布有很好的一致性。我们得出结论的可能性，supergranulation是不是一个适当的对流规模，但结果的大规模的不稳定的颗粒流，这表明自己通过相关的流动所产生的SPD。
2000-03-07 astro-ph
Supergranulation Scale Connection Simulations
超颗粒（96毫米宽20毫米深）的尺度上的太阳表面对流的现实模拟结果。模拟只覆盖了太阳对流区几何深度的10%，但它的压力标度高度的一半。它们包括氢、第一和大部分第二氦电离区。水平速度谱呈幂律分布，主要对流单体的水平尺度随深度增加而增大。对流是由浮力功驱动的，浮力功在靠近表面处最大，但在整个区域内都很重要。接近表面的浮力驱动由动能通量的发散来平衡，但在更深处，它由耗散来平衡。湍流动能的阻尼长度为4个压力标度高度。质量混合长度为1.8标度高度。三分之二的区域是向上流动的流体，除了非常接近表面。内部（电离）能通量是对流通量的最大贡献者的温度低于40,000 K和热能通量是最大的贡献者在较高的温度。该数据集对于验证当地日震反演方法是有用的。在steinr.msu.edu/tubob/96averages/idl保存文件中，可以获得16小时的数据，作为4小时平均值，2小时节奏。存储的变量是密度、温度、声速和三个速度分量。此外，在平均连续光学厚度单位以上200公里处的三个速度分量在30秒时可用。节奏
2008-11-04 astro-ph
Local helioseismology and correlation tracking analysis of surface structures in realistic simulations of solar convection
我们应用时距日震学，局部相关跟踪和傅立叶时空滤波方法，以现实的超颗粒尺度模拟太阳对流和高分辨率观测SOHO迈克尔逊多普勒成像仪（MDI）的结果进行比较。我们的目标是调查地表和次地表对流结构和测试日震测量。计算域的大小和网格足以解决从颗粒到超颗粒的各种对流尺度。对于大于颗粒的尺度，空间速度谱近似为幂律，随着尺度的增大，速度幅值不断减小。除了颗粒化之外，没有特殊的尺度存在，尽管在超颗粒化尺度下可以看到功率的小增强。我们计算了f模和p模的时距图，并表明它与SOHO/MDI观测结果是一致的。从模拟数据中，我们计算出表面重力波（f-模式）的走时图。我们也将相关追踪应用于模拟的光球层垂直速度，以计算对应的水平流。我们将这两者与实际的大规模（过滤）模拟速度进行比较。这三种方法都揭示了相似的大尺度对流模式，并提供了时间-距离方法的初步测试。
2007-01-31 astro-ph
Solar Multi-Scale Convection and Rotation Gradients Studied in Shallow Spherical Shells
从日震学推导出的太阳自转差，在对流区顶部附近有一个显著的径向剪切层，其中角速度的负径向梯度在跨越太阳半径外5%的低纬度和中纬度地区很明显。超颗粒化和相关尺度的湍流对流可能在维持这种径向梯度方面发挥重要作用，并可能以尚不清楚的方式影响全球尺度的动力学。为了研究这种动力学，我们构建了一系列三维数值模拟的湍流可压缩对流球壳内，处理浅域，使这种建模计算上容易处理。这些模拟是第一个模型的太阳对流在一个球形的几何形状，可以明确解决最大的动力学尺度的系统（太阳半径的顺序），以及较小规模的对流翻转运动的大小与太阳supergranulation（20- 40 Mm）。我们发现这些模拟中的对流跨越很大范围的水平尺度，并且这些模型中的径向角速度梯度通常为负，特别是在低纬度和中纬度地区。角动量输运的分析表明，这种梯度是由与对流相关的雷诺应力维持的，向内输送角动量以平衡由粘性扩散和大规模流动在对流平面中实现的向外输送。我们认为，类似的机制与太阳中的小尺度对流可能有助于维持所观察到的径向剪切层位于太阳光球层下方。
2002-09-03 astro-ph
Theories of convection and the spectrum of turbulence in the solar photosphere
经典的湍流理论不能准确描述湍流对流的惯性范围标度律，尤其不能模拟太阳光球对流的湍流谱形状。为了理解这些差异，详细研究了湍流Rayleigh-Bénard对流的尺度预算，特别强调各向异性和不均匀性。导出了适用于对流的广义Kolmogorov方程，并利用湍流Boussinesq对流的数值模拟计算了其各项。对方程各向同性部分的分析表明，三阶速度结构函数受浮力强迫和大尺度不均匀性的显著影响。各向异性的贡献，这个方程也被证明是可比的，他们的各向同性对应在中等规模到大规模。这些结果对流在太阳光球，mesogranulation和supergranulation的影响进行了讨论。
2006-11-28 astro-ph
Helioseismic Holography of Simulated Solar Convection and Prospects for the Detection of Small-Scale Subsurface Flows
我们进行日震全息现实的太阳对流模拟和比较所观察到的旅行时间的扰动与预期的旅行时间从水平流的模拟计算的假设下的玻恩近似的模型。我们证明了合理的协议之间的观测和模型的旅行时间，加强了日震全息在地下水平流的检测的有效性。从随深度的信噪比的变化，我们得出结论，日震探测的超颗粒或更小的空间尺度的个人流动结构是不可能的深度低于约5毫米以下的表面在时间尺度小于一天。大约一半的观测信号起源于地表以下的前2微米。这样做的一个后果是一个快速减少（和逆转在某些情况下）的走时扰动与深度由于相邻对流单体中的相反方向的表面流的测量的贡献。这证实了先前对观测报告的类似效应的解释。
2007-08-01 astro-ph
Tracking of supergranules - Does it make any sense?
等离子体的运动和太阳光球层内和下面的结构还没有得到很好的理解。用各种方法得到的结果一般不能认为是一致的，特别是在细节上。在这方面的贡献，我们展示了我们最近开发的方法所获得的结果的总结。为了研究光球动力学，我们应用局部相关跟踪算法对SOHO卫星上的迈克尔逊多普勒成像仪（MDI）获得的一系列全圆盘多普勒图进行了跟踪。多普勒记录的主要结构是超颗粒。在假定超颗粒是由大尺度流场携带的前提下，研究了这一基本速度场的性质。我们进行了对比试验与已知属性的合成数据和时间-距离日震学的结果，取得了很大的成功。几个案例研究表明，该方法的性能。我们相信，在研究太阳光球层中的大规模流动时，对超颗粒的跟踪是非常有意义的。该方法适用于大尺度速度场的探测，有效分辨率为60”，随机误差为15 m/s。我们相信，我们的方法可以提供一个强有力的工具，在太阳光球等离子体的动态行为的研究。
2008-09-27 astro-ph
Structure and Evolution of Giant Cells in Global Models of Solar Convection
太阳对流的全球尺度进行了研究，通过三维模拟的可压缩对流进行旋转流体的球壳，从对流区的底部延伸到光球15毫米内。迄今为止，这种最高空间分辨率的建模允许研究明显的湍流对流，揭示了与巨细胞相关的相干下流结构在维持所实现的强差分旋转方面继续发挥重要作用。这些巨细胞在低纬度地区表现出相对于平均纬向流，或差分旋转，他们建立，和逆行传播的各向同性结构与涡的性格在中高纬度地区。下行流网络的间隙往往具有强大而紧凑的气旋流。不断发展的巨胞下降流系统可以部分地被强烈的较小尺度的对流所掩盖，但它们很可能被现在可用的日震探测所探测到。事实上，日震学揭示的蜿蜒的溪流和变化的细胞地下流动一定是来自巨细胞的采样贡献，但很难将这些信号与那些归因于超颗粒的更快水平流动的信号分开。为了帮助这样的检测，我们使用我们的模拟来描述巨细胞的属性可能会随着深度而变化，它们的模式如何随时间演变，并分析这些复杂流场中相关性的统计特征。
2007-07-10 astro-ph
Large Eddy Simulation of Solar Photosphere Convection with Realistic Physics
利用真实物理模型对太阳表面对流进行了三维大涡模拟。对流运动的热结构进入上层的光球辐射层，对流单体的大小范围，对流的穿透深度进行了研究。太阳光球层的一部分和对流区的上层，一个从0微米到可见表面以下20微米水平延伸60 × 60微米的区域，被认为是。我们从一个现实的初始模型的太阳状态方程和恒星物质的不透明度。求解了具有动力粘性和重力的完全可压缩辐射流体力学方程。我们用途：1）流体力学的高阶守恒TVD格式，2）辐射转移的扩散近似，3）亚网格尺度动力粘性模拟。模拟是在俄罗斯科学院计算中心的超级计算机MVS-15000 BM上的144个具有分布式存储器多处理器的处理器上，在600 x 600的均匀水平网格上进行的，具有168个非均匀间隔的垂直网格点。
2007-10-16 astro-ph
Validation of Time-Distance Helioseismology by Use of Realistic Simulations of Solar Convection
太阳对流的现实模拟的最新进展给了我们一个前所未有的机会，以评估太阳内部结构的鲁棒性和动力学方法获得的本地日震。我们目前的测试结果的时间-距离的方法，使用现实的模拟。通过计算不同深度的模拟数据的声波传播时间和距离的关系，我们证实了声波传播到内部，然后返回光球。这表明，在数值模拟中的声波（p模式）的属性是类似的太阳条件，这些属性可以通过时间距离技术进行分析。对于表面的重力波（f-模式），我们计算扰动的旅行时间，所造成的本地化的下沉气流，并证明这些扰动的空间模式（代表所谓的灵敏度内核）是类似的模式从真正的太阳，显示特征的双曲线结构。然后，我们测试的时间-距离测量和反演计算声传播时间从一系列的垂直速度在光球的模拟数据，并推断出一个平均的三维流场进行反演的射线近似的基础上。反演的水平流场与模拟数据在地下3 μ m深的区域吻合得很好，但在更深的区域则有所不同。由于水平发散和向下流动之间的串扰效应，反演的垂直速度与模拟数据集的平均对流速度显著不同。
2006-12-19 astro-ph
Exoplanet-Induced Chromospheric Activity: Realistic Light Curves from Solar-type Magnetic Fields
越来越多的观测证据表明，恒星和太阳系外的巨行星之间存在某种相互作用。Shkolnik等人报告了HD 179949和上升运动的色球Ca H和K线的变化，这似乎与行星的轨道周期相一致，而不是与恒星的自转周期相一致。然而，观测也表明色球光变曲线并不完全重复，这可能是一颗行星在可变的恒星磁场中穿行所预期的。使用复杂的太阳磁场（建模与势场源表面技术）作为指导，我们模拟的光变曲线的形状，将产生从行星-恒星的相互作用，沿磁场线。我们还研究了这些光变曲线的轨道到轨道的变化，以及它们如何从太阳极小期（即，一个或多或少的轴对称拉伸偶极子）到太阳极大（许多更高多极矩的叠加）场。考虑更复杂的磁场会给观测结果的解释带来新的困难，但也可能导致对系外行星磁层进行有价值的新诊断。
2007-02-20 astro-ph
Realistic Ionizing Fluxes for Young Stellar Populations from 0.05 to twice solar metallicity
我们提出了一个新的网格的O和沃尔夫-拉叶星的电离通量与进化合成代码和单星H II区分析使用。使用Pauldrach等人（2001）的WM-基本代码和Hillier & Miller（1998）的CMFGEN代码计算了五种金属丰度（0.05、0.2、0.4、1和2太阳）的总共230个扩展的、非LTE的、线覆盖的模型大气。O型和W-R型星的星风参数与金属丰度成比例。我们将新模型纳入Starburst 99（Leitherer et al. 1999），并与Schaerer & Vacca（1998）和Leitherer et al.（1999）的电离输出进行比较。输出电离通量的变化是剧烈的，特别是在228 A以下。我们还发现，Z > 0.4太阳和年龄<700万年的He I连续体中的通量较低，因为线覆盖的增加。我们通过构建光电离模型来检验新模型的准确性。我们表明，对于矮O星网格，He I 5876/H β在Z = 1和两倍太阳之间以类似于观测（例如Bresolin等人，1999）的方式减小，这是由于线覆盖效应的增加。因此，我们认为，在高丰度的质量上限的降低是不需要解释的意见。对于瞬时爆发的情况，我们绘制了相对于丰度指示符R_23的软度参数“eta prime”。新模型与Bresolin等人（1999）的数据一致，特别是在W-R阶段，不像以前的模型过度预测电离辐射的硬度。
2002-11-04 astro-ph
Modelling of Shallow and Inefficient Convection in the Outer Layers of the Sun Using Realistic Physics
为了了解太阳对流区对流能量输运的性质，本文采用真实的状态方程和真实的不透明度，建立了可压缩、辐射耦合、非磁性、重力分层介质中湍流的数值模型。以最小的简化求解了与时间相关的三维流体动力学方程。从本模拟获得的统计信息提供了一个更好的理解太阳光球对流。参数化的太阳对流在浅区域的特征，并与Chan和Sofia的模拟结果的深和有效的对流（Chan和Sofia 1989年）。我们评估的模拟中的部分电离区的重要性，并确认，在整个区域的辐射能量传递是可以忽略不计的，除了在对流区，一个非常高的超绝热区域的最高标度高度。当包括部分电离的影响时，流动的动力学被显著地改变。然而，我们证实了Chan和Sofia的结果，即动能通量是不可忽略的，并且在对流区可以具有负值。
1994-03-22 astro-ph
GAIA and the Hunt for Extra-Solar Planets
我们提出了现实的终端到终端的模拟观测附近的恒星与拟议的全球天体测量任务GAIA，最近建议在欧空局的地平线2000加长期科学计划的范围内的结果。我们表明，在现实的，如果具有挑战性的假设，GAIA将能够在100-200 pc范围内测量太阳附近的行星，以获得恒星周围行星的天体测量特征，GAIA观测中关于大质量行星的频率和性质的丰富结果将提供一个强大的试验场，以对抗最复杂的行星形成理论，进化最后，我们提出了更复杂的概率探测技术的可能性，它可能能够检测到20 pc内的恒星周围的类地行星的存在。
1997-07-02 astro-ph
Dynamic tides in rotating objects: orbital circularisation of extra solar planets for realistic planet models
本文研究匀速旋转物体大偏心率的潮汐俘获或圆化问题。我们扩展了Papaloizou\& Ivanov 2005（PI）中引入的自伴形式，导出了行星或恒星以抛物线或高偏心轨道绕中心质量通过近星点时能量和角动量传递的一般表达式，而不像PI中那样进行低频近似.我们展示了如何这些可以适应的低频限制，其中只有惯性模式有助于能量和角动量转移。我们计算了一个和五个木星质量$M_J,$没有固体核心的行星模型的惯性模式本征谱，不同的半径对应于不同的年龄。我们认为多通道问题时，没有耗散发现随机不稳定性导致的惯性模式能量的随机增益在许多近星点通道发生在类似的条件下已经发现的$f$模式。我们应用我们的计算问题的潮汐循环的太阳系外行星的轨道在一个状态下的伪同步，并发现，惯性模式激发占主导地位的潮汐相互作用的$1 M_J$行星，开始与半长轴小于$10 AU$和结束在圆形轨道的最后一个周期在$4-6$天的范围。它是潜在的能够占初始circularisation最后$6$天期间内的几个$Gyr$，但在案件的$5M_J$振荡模式激发的恒星是更重要的。
2005-12-06 astro-ph
Alfven Waves and Turbulence in the Solar Atmosphere and Solar Wind
利用一个基于波反射的湍流耗散唯象模型，求解了Alfvenic湍流在由静止光球层、色球层、过渡区、开放日冕和太阳风组成的模型太阳大气中的传播和耗散问题.我们发现，对于一个给定的波频谱的耗散发生在较低的日冕，和波动的整体均方根振幅的演变方式与观测一致。频谱，柯尔莫哥洛夫样的斜率，没有发现显着改变光球的太阳风，但它确实保留了整个低层大气层传输的签名，即在频谱中的振荡在高频率，让人想起在线性情况下发现的共振。一旦引入非线性项的更现实的耦合，或者如果引入低层大气层的随时间变化的变化，这些可能会消失。
2007-02-07 astro-ph
Feasibility Study for Measuring Geomagnetic Conversion of Solar Axions to X-rays in Low Earth Orbits
我们提出了一个详细的计算的预期率的太阳轴子的地磁转换为X射线（GECOSAX）沿轨道的X射线卫星。我们使用真实的卫星轨道和传播时间。一个现实的地球磁场，它正确地占其空间不均匀性模型，使用。我们还考虑了地球大气对X射线传播的影响，计算了轴子-光子转换概率。为了估计轴子-光子耦合g_{aγ}可能的灵敏度，我们使用SUZAKU卫星对预期背景的实际测量。假设探测器面积为10^3 cm ^2，数据约为10^6 s，我们证明，对于质量m_a<10^{-4} eV的轴子，从GECOSAX得到的2 σ极限g_{aγ} <（4.7-6.6）乘以10 ^{-11} GeV^{-1}是可以实现的。这显著超过了当前实验室对g_{aγ}的敏感性。
2009-03-20 astro-ph hep-ex hep-ph
Modified gravity as realistic candidate for dark energy, inflation and dark matter
本文综述了几个通过太阳系和宇宙学检验的局部修正引力模型中早期暴胀与晚期加速的统一。同时也证明了对作用量的非定域引力修正并不破坏这种统一的可能性。这种模型中的复合引力子自由度引起了暗物质效应。
2008-10-09 astro-ph gr-qc hep-th
